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1.1 半導體及PN結

半導體器件是20世紀中期開始發展起來的，具有體積小、重量輕、使用壽命長、可靠性高、輸入功率小和功率轉換效率高等優點，因而在現代電子技術中得到廣泛的應用。半導體器件是構成電子電路的基礎。半導體器件和電阻、電容、電感等器件連接起來，可以組成各種電子電路。顧名思義，半導體器件都是由半導體材料制成的，就必須對半導體材料的特點有一定的了解。

1.1.1半導體的基本特性

在自然界中存在著許多不同的物質，根據其導電性能的不同大體可分為導體、絕緣體和半導體三大類。通常將很容易導電、電阻率小于10Ω.cm的物質，稱為導體，例如銅、鋁、銀等金屬材料;將很難導電、電阻率大于10°Ωcm的物質，稱為絕緣體，例如塑料、橡膠、陶瓷等材料;將導電能力介于導體和絕緣體之間、電阻率在104Ω.cm~10Ω.cm范圍內的物質，稱為半導體。常用的半導體材料是硅(Si)和鍺(Ge)。用半導體材料制作電子元器件，不是因為它的導電能力介于導體和絕緣體之間，而是由于其導電能力會隨著溫度的變化、光照或摻入雜質的多少發生顯著的變化，這就是半導。

體不同于導體的特殊性質。

1、熱敏性

所謂熱敏性就是半導體的導電能力隨著溫度的升高而迅速增加。半導體的電阻率對溫度的變化十分敏感。例如純凈的鍺從20℃升高到30℃時，它的電阻率幾乎減小為原來的1/2。而一般的金屬導體的電阻率則變化較小，比如銅，當溫度同樣升高10℃時，它的電阻率幾乎不變。

2、光敏性

半導體的導電能力隨光照的變化有顯著改變的特性叫做光敏性。一種硫化銅薄膜在暗處其電阻為幾十兆歐姆，受光照后，電阻可以下降到幾十千歐姆，只有原來的1%。自動控制中用的光電二極管和光敏電阻，就是利用光敏特性制成的。而金屬導體在陽光下或在暗處其電阻率一般沒有什么變化。

3、雜敏性

所謂雜敏性就是半導體的導電能力因摻入適量雜質而發生很大的變化。在半導體硅中，只要摻入億分之一的硼，電阻率就會下降到原來的幾萬分之一。所以，利用這一特性，可以制造出不同性能、不向用途的半導體器件。而金屬導體即使摻入千分之一的雜質，對其電阻率也幾乎沒有什么影響。

半導體之所以具有上述特性，根本原因在于其特殊的原子結構和導電機理。