本征半導體

我們從今天開始系統(tǒng)地講一下開關(guān)電源的一些基礎(chǔ)知識，來幫助想要進入電子行業(yè)或者說對電子行業(yè)有興趣的小伙伴們，剛開始講的知識比較基礎(chǔ)淺顯，不太適合有基礎(chǔ)的小伙伴，所以有一些基礎(chǔ)的小伙伴如果不感興趣的話可以先行跳過這些，等后續(xù)循序漸進后再融入學習討論。
今天，我們來分析一下導體；我們?nèi)粘Ｉ�活中，沒有接觸過電子的人，可能只知道我們的所有物體分為導體和絕緣體，所謂導體顧名思義就是能夠?qū)щ姷奈矬w；相對的絕緣體就是無法進行導電的物體；而接觸過電子或者學習過物理的同學都知道，介于導體和絕緣體之間還有一種物質(zhì)，這種物質(zhì)導電性能介于導體和絕緣體之間，我們稱之為半導體。
我們知道金屬元素、低價元素，比如我們?nèi)粘Ｖ谐Ｒ姷蔫F、鋁、銅等金屬元素，它們之所以被稱為導體，那是他們都有一個共同的特征，就是都是低價元素，而且他們最外層的電子在外電場的作用下很容易產(chǎn)生定向移動，形成電流。
那絕緣體就和導通恰恰相反，他們一般是惰性氣體、橡膠等等材料 ，他們原子的最外層電子受原子核的束縛力很強，只能在外電場強到一定的程度下才可能導電；所以絕緣體并不是說不能導電，只是外界施加的電壓沒達到它們的導通條件，當外界施加的電壓達到足以讓它們原子最外層電子進行移動，那么它們就會導電。比如我們?nèi)粘Ｊ褂玫南鹉z做的把手，一般耐壓都在5000V，當外界電壓超過5000V以后，這個橡膠把手也就變成了導體。
而所謂的半導體，就是它們原子的最外層電子受原子核的束縛力介于導體和絕緣體之間，一般是四價元素，我們電源中晶體器件經(jīng)常使用的兩種半導體加工器件材料為：硅（Si）和鍺（Ge）。
我們電源中使用的半導體器件準確地說材料應(yīng)該叫本征半導體；所謂的本征半導體它是純凈的晶體結(jié)構(gòu)的半導體；我們說的純凈就是說材料里面不含有雜質(zhì)；而晶體結(jié)構(gòu)就是說它構(gòu)成了穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，本征半導體內(nèi)部結(jié)構(gòu)平面圖如下所示：


在常溫下，本征半導體呈現(xiàn)為穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，當對本征半導體進行加熱后，由于熱運動，價電子積攢了足夠的能量后，掙脫共價鍵的束縛而成為自由電子，其帶負電；而它所掙脫的位置就會形成一個空位，這個空位，我們稱為空穴，其帶正電。
從上面我們可以看出在一定的溫度下，自由電子和空穴動態(tài)平衡，當溫度升高，熱運功加劇，價電子掙脫共價鍵的電子會增多，自由電子和空穴的濃度都會增大；而且自由電子和空穴是成對出現(xiàn)的。
由于我們自然界中的半導體是不好控制的，所以我們以上這些操作都是為了一個目的，就是制作出我們可控的器件，所以我們才將半導體進行加熱，制作出本征半導體，然后再將本征半導體進行加工，制作出我們可控的電子器件，比如二極管、三極管等等。