材料 - 简介

自然界中的每种材料都具有某些特性。这些属性定义了材料的Behave。材料科学是电子学的一个分支，研究电子在各种材料或空间中在各种条件下的流动。

由于固体中Atomics的混合，不会形成单一能级，而是形成能级带。这些紧密排列的能级集合称为能带。

材料类型

价电子存在的能带称为价带，而导电子存在的能带称为导带。这两个能带之间的能隙称为禁能隙。

在电子领域，材料大致分为绝缘体、半导体和导体。

在这三种材料中，绝缘体用于需要电阻率的地方，而导体则用于需要高导电性的地方。半导体是人们对其使用方式产生特殊兴趣的半导体。

半导体是电阻率介于导体和绝缘体之间的物质。电阻率的性质并不是决定材料是否为半导体的唯一性质，但它具有以下几个性质。

半导体器件广泛应用于电子领域。晶体管取代了笨重的真空管，从而减小了设备的尺寸和成本，并且这场革命不断加快步伐，带来了集成电子产品等新发明。半导体可以如下分类。

极纯形式的半导体被称为本征半导体。但这种纯粹形式的传导能力太低了。为了增加本征半导体的导电能力，最好添加一些杂质。这种添加杂质的过程称为掺杂。现在，这种掺杂的本征半导体被称为非本征半导体。

添加的杂质通常是五价和三价杂质。根据杂质的这些类型，进行另一种分类。当纯半导体中添加五价杂质时，称为N型非本征半导体。同样，当纯半导体中添加三价杂质时，它被称为P型非本征半导体。

当电子离开它的位置时，就会在那里形成一个空穴。因此，空穴就是不存在电子。如果说电子从负极移动到正极，则意味着空穴从正极移动到负极。

上述材料是半导体技术的基础。添加五价杂质形成的N型材料，其多数载流子为电子，少数载流子为空穴。而添加三价杂质形成的P型材料，其多数载流子为空穴，少数载流子为电子。

让我们尝试了解一下当 P 和 N 材料连接在一起时会发生什么。

如果P型和N型材料彼此靠近，它们就会结合形成结，如下图所示。

P型材料以空穴作为多数载流子，N型材料以电子作为多数载流子。当异性电荷吸引时，P型中很少有空穴倾向于进入n侧，而N型中很少有电子倾向于进入P侧。

当它们都向结移动时，空穴和电子彼此重新结合以中和并形成离子。现在，在这个结中，存在一个形成正离子和负离子的区域，称为PN结或结势垒，如图所示。

P 侧形成负离子，N 侧形成正离子，导致 PN 结两侧形成狭窄的带电区域。该区域现在没有可移动的载流子。这里存在的离子是静止的，并且在它们之间保持一个空间区域，没有任何电荷载流子。

由于该区域充当 P 型和 N 型材料之间的势垒，因此也称为势垒结。这有另一个名称称为耗尽区域，意味着它会耗尽这两个区域。由于离子的形成，跨结处会产生电势差 V _D，称为势垒，因为它阻止空穴和电子通过结进一步移动。这种结构称为二极管。

当二极管或任意两端元件连接在电路中时，对于给定的电源，它具有两种偏置条件。它们是正向偏置条件和反向偏置条件。

当二极管连接在电路中时，其阳极连接到电源的正极端子，阴极连接到电源的负极端子，则这种连接被称为正向偏置条件。

这种连接使电路越来越正向偏置，有助于更好的传导。二极管在正向偏置条件下表现良好。

当二极管连接在电路中时，其阳极连接到电源的负极端子，阴极连接到电源的正极端子，则这种连接被称为反向偏置条件。

这种连接使电路越来越反向偏置，有助于最大限度地减少和防止导通。二极管不能在反向偏置条件下导通。

有了上面的信息，我们现在对什么是 PN 结有了一个很好的了解。有了这些知识，让我们在下一章继续学习晶体管。