大家好，這里是萌萌老師的電子元器件基礎(chǔ)講堂，很高興又和大家見面啦！
在上一次的課堂中我們學(xué)習(xí)了有關(guān)電感的知識(shí)，在接下來這一個(gè)單元的學(xué)習(xí)過程中，萌萌老師將會(huì)帶領(lǐng)大家詳細(xì)的學(xué)習(xí)二極管有關(guān)知識(shí)。本期我們將會(huì)重點(diǎn)了解半導(dǎo)體和導(dǎo)體的有關(guān)知識(shí)，一起來看看吧！
首先，我們需要明白什么是導(dǎo)體
導(dǎo)體的定義：導(dǎo)體是指電阻率很小且易于傳導(dǎo)電流的物質(zhì)。
導(dǎo)體中存在大量可自由移動(dòng)的帶電粒子稱為載流子。在外電場(chǎng)作用下，載流子作定向運(yùn)動(dòng)，形成明顯的電流。在科學(xué)及工程上常用利用歐姆來定義某一材料的導(dǎo)電程度。
用通俗點(diǎn)的話解釋，導(dǎo)體是容易導(dǎo)電的物體，即是能夠讓電流通過材料，不容易導(dǎo)電的物體叫絕緣體。例如各種金屬及金屬制品、人體、潮濕的木棒、有雜質(zhì)的水溶液等都是可以導(dǎo)電的，都是導(dǎo)體，金屬是最常見的一類導(dǎo)體。
當(dāng)然，并不是能導(dǎo)電的物體叫導(dǎo)體，不能導(dǎo)電的物體叫絕緣體，這一點(diǎn)同學(xué)們需要注意。
知道了導(dǎo)體是什么，那么什么是半導(dǎo)體呢？
半導(dǎo)體的定義：半導(dǎo)體指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料，是一種導(dǎo)電性可受控制，范圍可從絕緣體至導(dǎo)體之間的材料。
物質(zhì)存在的形式多種多樣，固體、液體、氣體、等離子體等等。我們通常把導(dǎo)電性差的材料，如煤、人工晶體、琥珀、陶瓷等稱為絕緣體。而把導(dǎo)電性比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導(dǎo)體。而半導(dǎo)體，可以簡(jiǎn)單的理解為是一種介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料。如常用的晶體管原材料硅、鍺等，都是半導(dǎo)體。
硅（左圖）和鍺（右圖）都是半導(dǎo)體常用的材料
半導(dǎo)體的劃分形式都有哪些？
半導(dǎo)體按照其制造技術(shù)可以分為：集成電路器件，分立器件、光電半導(dǎo)體、邏輯IC、模擬IC、儲(chǔ)存器等大類，一般來說這些還會(huì)被分成小類。
此外還有以應(yīng)用領(lǐng)域、設(shè)計(jì)方法等進(jìn)行分類，雖然不常用，但還是按照IC、LSI、VLSI（超大LSI）及其規(guī)模進(jìn)行分類的方法。
除了以上兩種劃分方法，業(yè)內(nèi)還有按照其所處理的信號(hào)，可以分成模擬、數(shù)字、模擬數(shù)字混成及功能進(jìn)行分類的方法。
接下來，我們需要簡(jiǎn)單的了解一下半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)
半導(dǎo)體都是由原子構(gòu)成的。而原子=帶正電的原子核+若干個(gè)圍繞著原子核運(yùn)動(dòng)的負(fù)電子。
原子核的正電和圍繞著它的負(fù)電子電量相等，整個(gè)原子呈電中性。
碳族元素中有兩種元素常用于半導(dǎo)體中：硅和鍺。這兩種元素的外層都有4個(gè)電子，屬于四價(jià)元素，比較穩(wěn)定，導(dǎo)電能力是低于導(dǎo)體的，但是不高于絕緣體。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性與價(jià)電子有關(guān)。
硅原子和鍺原子的結(jié)構(gòu)示意圖
圖為鍺原子核硅原子的簡(jiǎn)化模型，正離子使用帶圓的+4符號(hào)表示
在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點(diǎn)陣。在點(diǎn)陣中，每個(gè)院子都處在正四面體的中心，而四個(gè)其他原子位于四面體的頂點(diǎn)，每個(gè)原子與其相臨原子之間形成共價(jià)鍵，公用一對(duì)電子。這個(gè)共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)式是非常穩(wěn)定的。
原子三維結(jié)構(gòu)示意圖
穩(wěn)定的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)式示意圖
了解了半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)之后，我們來看看半導(dǎo)體是如何導(dǎo)電的吧！（半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理）
在看導(dǎo)電機(jī)理之前，我們首先要看一個(gè)概念：載流子。
載流子的定義：可以運(yùn)動(dòng)的帶電粒子就是載流子。
在沒有獲取外界的能量之前，硅、鍺原子共價(jià)鍵中的價(jià)電子被束縛，也沒有刻意運(yùn)動(dòng)的載流子，導(dǎo)電能力是0。要導(dǎo)電，就需要獲取能量，比如加熱。獲取能量之后，外層的電子有了能量驅(qū)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)也就劇烈了，能夠掙脫共價(jià)鍵的束縛。一旦脫離了束縛，這個(gè)電子就變成了“自由電子”，共價(jià)鍵上留下的一個(gè)空電子位就叫做“空穴”。空穴和自由電子之間是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。束縛電子獲得能量掙脫束縛，變成了自由電子，剩下了空穴。
自由電子和空穴的示意圖
溫度越高，收到的熱激發(fā)就越強(qiáng)，在這里也可以稱為本征激發(fā)越強(qiáng)，得到的自由電子數(shù)目就越多。如果半導(dǎo)體外界有一定的電場(chǎng)的化，自由電子就會(huì)受到電場(chǎng)的吸引而移動(dòng)，于是就會(huì)形成電流，半導(dǎo)體就可以導(dǎo)電了。
半導(dǎo)體的特點(diǎn)
半導(dǎo)體有以下共同特點(diǎn)：
1.半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間(單向?qū)щ娦?。
2.半導(dǎo)體受外界光和熱的刺激時(shí)，其導(dǎo)電能力將會(huì)有顯著變化。
3.在純凈半導(dǎo)體中，加入微量的雜質(zhì)，其導(dǎo)電能力會(huì)急劇增強(qiáng)。
半導(dǎo)體的五大特性：摻雜性，熱敏性，光敏性，負(fù)電阻率溫度特性，整流特性。
半導(dǎo)體的類型
半導(dǎo)體主要有3種類型：本征半導(dǎo)體、N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體
1、本征半導(dǎo)體
純凈的半導(dǎo)體被稱為本征半導(dǎo)體，它的導(dǎo)電能力是很弱的，在純凈的半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)后，導(dǎo)電能力會(huì)大大加強(qiáng)。
2、N型半導(dǎo)體
在純凈半導(dǎo)體中摻入5價(jià)雜質(zhì)(也就是原子核最外層有5個(gè)電子的物質(zhì)，如磷、砷和銻等)后，半導(dǎo)體中會(huì)有大量帶負(fù)電荷的電子(由于半導(dǎo)體原子核最外層一般只有4個(gè)電子，所以可以理解為摻入了5價(jià)元素后半導(dǎo)體中的電子數(shù)偏多了)，這種電子偏多的半導(dǎo)體叫做N型半導(dǎo)體
3、P型半導(dǎo)體
在純凈半導(dǎo)體中摻入3價(jià)雜質(zhì)(如硼、鋁和鎵)后，半導(dǎo)體中電子偏少，有大量的空穴(可以看做正電荷)產(chǎn)生，這種空穴偏多的半導(dǎo)體就叫做P型半導(dǎo)體。
