PN结的机理与特性
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半导体的导电特性：导电性能介于导体(如铜、铁等)与绝缘体(如石头、木头)之间，主要有：Si(硅)Ge(锗)GaAs(砷化镓)。 绝缘体： 1. 本征半导体 半导体材料高度提纯后的半导体称为本征半导体。 以硅(Si)半导体为例：最外层有4个电子，受原子核的束缚力最小。硅材料高度提纯后，其原子结构排列的十分整齐。 本征半导体的电特性：硅单晶体的原子结构排列的非常整齐；每个原子外层的四个电子与相邻四周的原子外层电子形成稳定的共价键结构；绝对零度时，价电子无法争脱本身原子核束缚，此时本征半导体呈现绝缘体特性；在室温下，本征半导体非常容易受热激发产生电子—空穴对；这时的载流子浓度称本征浓度，   常温下，本征硅中自由电子的浓度或空穴的浓度为硅原子浓度的3万亿分之一。所以本征硅的导电能力是很弱的。自由电子和空穴总是成对出现，称为电子空穴对。电子空穴对的产生称为本征激发(热激发)。 在本征硅中，自由电子作为携带负电荷的载流子参加导电。空穴也可以看成是携带正电荷的载流子(因二种载流子参加导电，所以，称双极型器件)。出现空穴后，共价键中的价电子就较易填补到这个空位上，过程的持续进行，相当于空穴在晶体中移动。  在本征激发的同时，自由电子受原子核的吸引还可能重新回到共价键中，称为复合。在一定温度下，电子空穴对的热激发与复合达到动态平衡，电子空穴对维持一定的浓度。 2. 杂质半导体 为了提高半导体的导电能力，掺入某些微量的有用元素作为杂质，称为杂质半导体。 (1) N型半导体：在本征半导体中掺入磷、砷等五价元素。由于掺入量极微，所以硅的原子结构基本不变，只是某些硅原子被杂质替代了。该原子除外层的四个电子与相邻四个硅原子组成稳定的共价键结构外，仍多出一个电子，所以，掺杂后的电子数已远远地超过由热激发而产生的电子数。因此，掺杂后半导体中电子为多子，空穴为少子。称电子型半导体或N型半导体。  N型半导体中的电子浓度为：  (2) P型半导体：在本征半导体中掺入微量硼、镓等三价元素。由于掺入量极微，所以硅的原子结构基本不变，只是某些硅原子被杂质替代了。该原子除外层的三个电子与相邻四个硅原子组成共价键结构外，还缺一个电子，留下一个空穴。所以，掺杂后的空穴数已远远地超过由热激发而产生的空穴数。因此，掺入三价元素后半导体中的空穴为多子，电子为少子。称空穴型半导体或P型半导体。  在P型半导体中的空穴浓度为： 杂质留下的空穴，非常容易从其它地方的电子来补充，，从而使杂质原子变成带负电的负离子。  可以证明：在热平衡的条件下，一种半导体中的二种载流子的乘积是一定的，与所掺杂质无关。 N型半导体中的少子浓度： P型半导体中的少子浓度： 3. 半导体中载流子的运动 在半导体中，载流子有多种运动。但电子载流子与空穴载流子产生的运动形成的电流方向一致。  载流子的扩散运动—由浓度差引起。载流子由浓度高的区域向浓度低的区域运动。  扩散电流： 载流子的漂移运动—电场作用下载流子的定向运动， 电子逆电场方向运动，空穴顺电场方向运动。漂移运动引起的电流称漂移电流。 复合运动——载流子在运动过程中，电子和空穴相遇而消失。 爱因斯坦方程：扩散和漂移都满足热动力现象，而扩散常数D和迁移率m可用爱因斯坦方程表示：
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，半导体：
。 影响半导体的导电性能： 温度、纯度。
。本征浓度随温度的上升而增大，所以本征载流子浓度是温度的函数。
其中：ND称施主原子(为掺杂原子数)。杂质多余的自由电子非常容易失去，从而使杂质原子变成带正电的正离子。
，其中：
称受主原子(为掺杂原子数)。
说明在半导体中，掺入杂质越多，少子越少。
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， 其中：K—波尔兹曼常数(焦尔/K)；T—绝对温度(K)；Q—电子电荷量(库仑)。
