本征半導(dǎo)體

我們從今天開(kāi)始系統(tǒng)地講一下開(kāi)關(guān)電源的一些基礎(chǔ)知識(shí)，來(lái)幫助想要進(jìn)入電子行業(yè)或者說(shuō)對(duì)電子行業(yè)有興趣的小伙伴們，剛開(kāi)始講的知識(shí)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(guò)這些，等后續(xù)循序漸進(jìn)后再融入學(xué)習(xí)討論。
今天，我們來(lái)分析一下導(dǎo)體；我們?nèi)粘Ｉ�活中，沒(méi)有接觸過(guò)電子的人，可能只知道我們的所有物體分為導(dǎo)體和絕緣體，所謂導(dǎo)體顧名思義就是能夠?qū)щ姷奈矬w；相對(duì)的絕緣體就是無(wú)法進(jìn)行導(dǎo)電的物體；而接觸過(guò)電子或者學(xué)習(xí)過(guò)物理的同學(xué)都知道，介于導(dǎo)體和絕緣體之間還有一種物質(zhì)，這種物質(zhì)導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，我們稱之為半導(dǎo)體。
我們知道金屬元素、低價(jià)元素，比如我們?nèi)粘Ｖ谐Ｒ?jiàn)的鐵、鋁、銅等金屬元素，它們之所以被稱為導(dǎo)體，那是他們都有一個(gè)共同的特征，就是都是低價(jià)元素，而且他們最外層的電子在外電場(chǎng)的作用下很容易產(chǎn)生定向移動(dòng)，形成電流。
那絕緣體就和導(dǎo)通恰恰相反，他們一般是惰性氣體、橡膠等等材料 ，他們?cè)�子的最外層電子受原子核的束縛力很強(qiáng)，只能在外電場(chǎng)強(qiáng)到一定的程度下才可能導(dǎo)電；所以絕緣體并不是說(shuō)不能導(dǎo)電，只是外界施加的電壓沒(méi)達(dá)到它們的導(dǎo)通條件，當(dāng)外界施加的電壓達(dá)到足以讓它們?cè)�子最外層電子進(jìn)行移動(dòng)，那么它們就會(huì)導(dǎo)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(dāng)外界電壓超過(guò)5000V以后，這個(gè)橡膠把手也就變成了導(dǎo)體。
而所謂的半導(dǎo)體，就是它們?cè)�子的最外層電子受原子核的束縛力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，一般是四價(jià)元素，我們電源中晶體器件經(jīng)常使用的兩種半導(dǎo)體加工器件材料為：硅（Si）和鍺（Ge）。
我們電源中使用的半導(dǎo)體器件準(zhǔn)確地說(shuō)材料應(yīng)該叫本征半導(dǎo)體；所謂的本征半導(dǎo)體它是純凈的晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體；我們說(shuō)的純凈就是說(shuō)材料里面不含有雜質(zhì)；而晶體結(jié)構(gòu)就是說(shuō)它構(gòu)成了穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，本征半導(dǎo)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)平面圖如下所示：


在常溫下，本征半導(dǎo)體呈現(xiàn)為穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，當(dāng)對(duì)本征半導(dǎo)體進(jìn)行加熱后，由于熱運(yùn)動(dòng)，價(jià)電子積攢了足夠的能量后，掙脫共價(jià)鍵的束縛而成為自由電子，其帶負(fù)電；而它所掙脫的位置就會(huì)形成一個(gè)空位，這個(gè)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(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)溫度升高，熱運(yùn)功加劇，價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的電子會(huì)增多，自由電子和空穴的濃度都會(huì)增大；而且自由電子和空穴是成對(duì)出現(xiàn)的。
由于我們自然界中的半導(dǎo)體是不好控制的，所以我們以上這些操作都是為了一個(gè)目的，就是制作出我們可控的器件，所以我們才將半導(dǎo)體進(jìn)行加熱，制作出本征半導(dǎo)體，然后再將本征半導(dǎo)體進(jìn)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。