半导体基本知识
半导体知识点总结大全
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引言
半导体是一种能够在一定条件下既能导电又能阻止电流的材料。它是电子学领域中最重要
的材料之一，广泛应用于集成电路、光电器件、太阳能电池等领域。本文将对半导体的知
识点进行总结，包括半导体基本概念、半导体的电子结构、PN结、MOS场效应管、半导
体器件制造工艺等内容。
一、半导体的基本概念
（一）电子结构
1. 原子结构：半导体中的原子是由原子核和围绕原子核轨道上的电子组成。原子核带正电荷，电子带负电荷，原子核中的质子数等于电子数。
2. 能带：在固体中，原子之间的电子形成了能带。能带在能量上是连续的，但在实际情况下，会出现填满的能带和空的能带。
3. 半导体中的能带：半导体材料中，能带又分为价带和导带。价带中的电子是成对出现的，导带中的电子可以自由运动。
（二）本征半导体和杂质半导体
1. 本征半导体：在原子晶格中，半导体中的电子是在能带中的，且不受任何杂质的干扰。
典型的本征半导体有硅（Si）和锗（Ge）。
2. 杂质半导体：在本征半导体中加入少量杂质，形成掺杂，会产生额外的电子或空穴，使
得半导体的导电性质发生变化。常见的杂质有磷（P）、硼（B）等。
（三）半导体的导电性质
1. P型半导体：当半导体中掺入三价元素（如硼），形成P型半导体。P型半导体中导电
的主要载流子是空穴。
2. N型半导体：当半导体中掺入五价元素（如磷），形成N型半导体。N型半导体中导电的主要载流子是自由电子。
3. 载流子浓度：半导体中的载流子浓度与掺杂浓度有很大的关系，载流子浓度的大小决定
了半导体的电导率。
4. 质量作用：半导体中载流子的浓度受温度的影响，其浓度与温度成指数关系。
半导体基本知识总结
半导体基本知识总结
半导体是一种介于导体（如金属）和绝缘体（如橡胶）之间的材料。它的电导
率介于导体和绝缘体之间，可以在特定条件下导电或导热。半导体材料通常由硅（Si）或锗（Ge）等元素组成。
半导体具有以下几个重要特性：
1. 带隙: 半导体具有能带隙，在原子之间存在禁止带，使得半导体在低温状态
下几乎没有自由电子或空穴存在。当半导体受到外部能量或掺杂杂质的影响时，带隙可以被克服，进而产生导电或导热行为。
2. 导电性: 半导体的电导性取决于其材料内部的掺杂情况。掺杂是指将杂质元
素（如硼或磷）引入半导体材料中，以改变其电子特性。N型半导体中的杂质元素会提供额外的自由电子，增加导电性；P型半导体中的杂质元素会提供额外的空穴，也可以增加导电性。
3. PN结: PN结是由P型半导体和N型半导体通过特定方式连接而成的结构。PN结具有整流特性，只允许电流在特定方向上通过。当正向偏置（即正端连接正极，负端连接负极）时，电流可以自由通过；而反向偏置时，几乎没有电流通过。
4. 半导体器件: 多种半导体器件被广泛使用，如二极管、晶体管和集成电路。
二极管是一种具有正向和反向导电特性的器件，可用于整流和电压稳定等应用。晶体管是一种具有放大和开关功能的半导体器件。集成电路是把多个晶体管、电阻和电容等器件集成在一起，成为一个小型电路单元，用于各种电子设备。
半导体的发现和发展极大地推动了现代电子技术的进步。它不仅广泛应用于计
算机、通信设备和电子产品，还在光电子学、太阳能电池和传感器等领域发挥着重要作用。随着半导体技术的不断发展，人们对于半导体材料与器件的研究仍在进行，为电子技术的未来发展提供了无限可能性。
半导体的基本知识
第1章半导体的基本知识
1.1半导体及PN结
半导体器件是20世纪中期开始发展起来的，具有体积小、重量轻、使用寿命长、可靠性高、输入功率小和功率转换效率高等优点，因而在现代电子技术中得到广泛的应用。半导体器件是构成电子电路的基础。半导体器件和电阻、电容、电感等器件连接起来，可以组成各种电子电路。顾名思义，半导体器件都是由半导体材料制成的，就必须对半导体材料的特点有一定的了解。
1.1.1半导体的基本特性
在自然界中存在着许多不同的物质，根据其导电性能的不同大体可分为导体、绝缘体和半导体三大类。通常将很容易导电、电阻率小于10*Q?cm的物质，称为导体，例如铜、铝、银等金属材料；将很难导电、电阻率大于1010Q cm的物质，称为绝缘体，例如塑料、橡胶、陶瓷等材料；将导电能力介于导体和绝缘体之间、电阻率在10°Q?cm-1010Q cm范围内的物质，称为半导体。常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。
用半导体材料制作电子元器件，不是因为它的导电能力介于导体和绝缘体之间，而是由于其导电能力会随着温度的变化、光照或掺入杂质的多少发生显著的变化，这就是半导体不同于导体的特殊性质。
1热敏性
所谓热敏性就是半导体的导电能力随着温度的升高而迅速增加。半导体的电阻率对温度的变化十分敏感。例如纯净的锗从20C升高到30C时，它的电阻率几乎减小为原来的1/2。而一般的金属导体的电阻率则变化较小，比如铜，当温度同样升高10C时，它的电阻率几乎不变。
2、光敏性
半导体的导电能力随光照的变化有显著改变的特性叫做光敏性。一种硫化铜薄膜在暗处其电阻为几十兆欧姆，受光照后，电阻可以下降到几十千欧姆，只有原来的1%自动控制中用的光电二极管和光敏电阻，就是利用光敏特性制成的。而金属导体在阳光下或在暗处其电阻率一般没有什么变化。
半导体的基本知识
半导体的基本知识
半导体是一种电导率介于导体和绝缘体之间的材料。半导体的电性质可以通过施加电场或光照来改变，这使得半导体在电子学和光电子学等领域有广泛的应用。以下是关于半导体的一些基本知识：
1. 基本概念：
导体、绝缘体和半导体：
导体（Conductor）：电导率很高，电子容易通过的材料，如金属。
绝缘体（Insulator）：电导率很低，电子很难通过的材料，如橡胶、玻璃。
半导体（Semiconductor）：电导率介于导体和绝缘体之间的材料，如硅、锗。
2. 晶体结构：
半导体通常以晶体结构存在，常见的半导体材料有硅（Si）、锗（Ge）、砷化镓（GaAs）等。
3. 电子能带：
价带和导带：半导体中的电子能带分为价带和导带。电子在价带中，但在施加电场或光照的作用下，电子可以跃迁到导带中，形成电流。
能隙：价带和导带之间的能量差称为能隙。半导体的能隙通常较小，这使得它在室温下就能够被外部能量激发。
4. 本征半导体和杂质半导体：
本征半导体：纯净的半导体材料，如纯硅。
杂质半导体：在半导体中引入少量杂质（掺杂）以改变其导电性质。掺入五价元素（如磷、砷）形成n型半导体，而掺入三价元素（如硼、铝）形成p型半导体。
5. p-n 结：
p-n 结：将p型半导体和n型半导体通过特定工艺连接在一起形成p-n 结。这是许多半导体器件的基础，如二极管和晶体管。
6. 半导体器件：
二极管（Diode）：由p-n 结构构成，具有整流特性。
晶体管（Transistor）：由多个p-n 结构组成，可以放大和控制电流。
集成电路（Integrated Circuit，IC）：在半导体上制造出许多微小的电子器件，形成集成电路，实现多种功能。
半导体的基础知识
（2）电容滤波电路中，电容与负载并联，电容量C
越大，滤波效果越好，适用于小电流滤波电路；
（3）电感滤波电路中，电感与负载串联，电感量L 越大，滤波效果越好，适用于大电流滤波电路。
相关题：189、（19）
相关题：188
最高反向工作电压：
二、滤波电路
滤波： 把脉动直流电变为平滑直流电的过程称为滤波。 构成滤波电路的主要元件是电感线圈和电容器。
常用的滤波电路具有如图6一13所示几种形式。
L
L
+
C
+
C
(a) 电容滤波
R
(b) 电感滤波
L
(c) L型滤波器
+
C1
+
C2
+
C1
+
wk.baidu.comC2
(d) RCπ 型滤波器
(e) LCπ 型滤波器
2）特性分析
① 正向特性
当正向电压大于死区电压时，二极管正向导通。 硅管正向导通电压为：0.7V，
锗管正向导通电压为：0.3V
② 反向特性
当两端加反向电压时，二极管反向截止。
通过上面的分析可以看出： 1、二极管的电压与电流变化不呈线性关系，其内阻不 是常数，是非线性器件。 2、二极管具有单向导电性，即外加正向电压大于死区 电压（死区电压，锗管约为。0.1V,硅管约为0.5V)时,二极 管导通 ；外加反向电压时，二极管截止。 3、二极管正向导通后，正向电压变化 范围很小（一般 锗管约为0.3V,硅管约为0.7V),近似恒压特性。
半导体的基础知识
半导体的基础知识
半导体器件是现代电子技术的重要组成部分，是由半导体材料制造而成的。为了能够更好的了解半导体器件的性能，有必要先了解一些半导体材料的基本性质。
1.物质的分类
自然界有很多不同种类的物质。这些物质按照导电性强弱来分类，大致可以分为三类：导体、半导体和绝缘体。导体是很容易导电的物质，例如铜和铝等等；绝缘体是几乎不能导电的物质，比如塑料、橡胶、玻璃等；而半导体的导电能力是介于导体和绝缘体之间的这样一类物质。常用的半导体材料有硅、锗等。其中，硅是目前最常用的一种半导体材料。
2.半导体导电的特性
半导体除了在导电能力方面与导体和绝缘体不同以外，它还具有不同于其他物质的特点。例如：当半导体受到外界光和热的刺激时，其导电能力将发生显著的变化；在纯净的半导体中加入某种特定的微量杂质，其导电能力也会有显著的增加。
这些特点说明，半导体导电的机制一定和导体、绝缘体不同。为了更好的理解这些特点，就必须了解半导体的结构。
3.半导体的内部结构
在电子器件中，用得最多的半导体材料就是硅和锗，它们都是四价元素；半导体内部的原子具有严格的晶体结构，原子之间形成有序的排列，每个硅原子周围和四个相邻的硅原子以共价键相连接，形成共价键的这一对电子就称为“价电子”。通常情况下，共价键对价电子的束缚能力很强，绝大多数价电子被束缚在共价键中而不能自由移动，所以半导体的导电性能较差。在绝对零度下，纯净的半导体内部所有的价电子都被共价键所束缚，在半导体内部没有可以自由导电的带电粒子，所以此时半导体是没有导电能力的；在本征激发时，半导体才会具有导电能力。
半导体重要基础知识点
半导体重要基础知识点
半导体是指具有介于导体和绝缘体之间电导率的材料。它在现代电子
学中起着重要的作用，广泛应用于各种电子器件和技术中。在学习半
导体的基础知识时，以下几个关键概念是不可或缺的。
1. 能带理论：
能带理论是解释半导体电导性质的基础。它将固体材料中电子的能量
划分为能量带，包括导带和禁带。导带中的电子可以自由移动，导致
材料具备良好的导电性；而禁带中没有电子，因此电子无法自由移动。
2. 纯净半导体：
纯净半导体由单种原子构成，并且没有杂质。其中，硅是最常用的半
导体材料之一。纯净的半导体通常表现为绝缘体，因为其禁带宽度较大，电子无法跃迁到导带。
3. 杂质掺杂：
为了改变半导体的导电性质，可以通过掺杂过程引入杂质。其中，掺
入五价元素（如磷、砷）的半导体称为n型半导体，因为杂质的额外
电子可以增加导电性能；而掺入三价元素（如硼、铝）的半导体称为p 型半导体，因为杂质的缺电子位可以增加导电性能。
4. PN 结：
PN结是由n型半导体和p型半导体相接触而形成的结构。在PN结中，形成了一个漏斗状的能带结构，其中P区域的缺电子位和N区域的额
外电子形成了势垒。这个势垒可以控制电子的流动，使得PN结可以用
于逻辑门、二极管等电子器件中。
半导体作为现代电子技术的基础之一，无论是手机、计算机还是各种
智能设备，都离不开半导体器件的应用。因此，熟悉半导体的基础知识对于理解和应用现代科技至关重要。
半导体基础知识
一．名词解释：
1..什么是半导体？半导体具有那些特性？
导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体
热敏性：导电能力受温度影响大，当环境温度升高时，其导电能力增强。可制作热敏元件。
光敏性：导电能力受光照影响大，当光照增强时候，导电能力增强。可制作光敏元件。
掺杂性：导电能力受杂质影响极大，称为掺杂性。
2.典型的半导体是SI和Ge , 它们都是四价元素。Si是一种化学元素，在地壳中含量仅次于氧，其核外电子排布是？。
3.半导体材料中有两种载流子，电子和空穴。电子带负电，空穴带正电，在纯净半导体中掺入不同杂质可得到P型和N型半导体，常见P型半导体的掺杂元素为硼，N型半导体的掺杂元素为磷。P型半导体主要空穴导电，N型半导体主要靠电子导电。
4. 导体：导电性能良好，其外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流，常见的导体有铁，铝，铜等低价金属元素。
5.绝缘体：一般情况下不导电，其原子的最外层电子受原子核束缚很强，只有当外电场达到一定程度才可导电。惰性气体，橡胶等。
6.半导体：一般情况下不导电，但在外界因素刺激下可以导电，例如强电场或强光照射。
其原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体和绝缘体之间。Si,Ge等四价元素。
7. 本征半导体：无杂质的具有稳定结构的半导体。
8晶体：由完全相同的原子，分子或原子团在空间有规律的周期性排列构成的有一定几何形状的固体材料，构成晶体的完全相同的原子，分子，原子团称为基元。
9.晶体结构：简单立方，体心立方，面心立方，六角密积，NACL结构，CSCL结构，金刚石结构。
半导体基础知识
半导体基础知识 Prepared on 24 November 2020
一．名词解释：
1..什么是半导体半导体具有那些特性
导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体
热敏性：导电能力受温度影响大，当环境温度升高时，其导电能力增强。可制作热敏元件。
光敏性：导电能力受光照影响大，当光照增强时候，导电能力增强。可制作光敏元件。
掺杂性：导电能力受杂质影响极大，称为掺杂性。
2.典型的半导体是SI和Ge , 它们都是四价元素。Si是一种化学元素，在地壳中含量仅次于氧，其核外电子排布是。
3.半导体材料中有两种载流子，电子和空穴。电子带负电，空穴带正电，在纯净半导体中掺入不同杂质可得到P型和N型半导体，常见P型半导体的掺杂元素为硼，N型半导体的掺杂元素为磷。P型半导体主要空穴导电， N型半导体主要靠电子导电。
4. 导体：导电性能良好，其外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流，常见的导体有铁，铝，铜等低价金属元素。
5.绝缘体：一般情况下不导电，其原子的最外层电子受原子核束缚很强，只有当外电场达到一定程度才可导电。惰性气体，橡胶等。
6.半导体：一般情况下不导电，但在外界因素刺激下可以导电，例如强电场或强光照射。
其原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体和绝缘体之间。Si,Ge等四价元素。
7. 本征半导体：无杂质的具有稳定结构的半导体。
8晶体：由完全相同的原子，分子或原子团在空间有规律的周期性排列构成的有一定几何形状的固体材料，构成晶体的完全相同的原子，分子，原子团称为基元。
9.晶体结构：简单立方，体心立方，面心立方，六角密积， NACL结构，CSCL结构，金刚石结构。
半导体的基本知识
受主杂质：因为三价元素的杂质在半导体中能 够接受电子，故称之为受主杂质或P型杂质。 多子与少子：P型半导体在产生空穴的同时，并 不产生新的自由电子，所以控制参杂的浓度，便可 控制空穴的数量。在P型半导体中，空穴的浓度远大 于自由电子的浓度，称之为多数载流子，简称多子； 而自由电子为少数载流子，简称少子。 思考题 ：既然P型半导体的多数载流子是空 穴，少数载流子是自由电子，所以，P型半导体 带正电。此说法正确吗？
1.半导体二极管的结构
在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极 管按结构分有点接触型、面接触型和平面型三大类。 一. 点接触型二极管 PN结面积小， 结电容小，用于检 波和变频等高频电 路。
(a)点接触型 图1.2.1 二极管的结构示意图
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二. 面接触型二极管
PN结面积大， 用于工频大电流 整流电路。
图1.1.10 PN结 的反向特性
反向电流： 在一定温度下， 少子的浓度一定， 当反向电压达到 一定值后，反向 电流IR 即为反向 饱和电流IS，基 本保持不变。 反向电流受温 度的影响大。
硅管
-IS 锗管
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4. PN结的反向击穿特性
反向击穿：当 反向电压达到一 定数值时，反向 电流急剧增加的 现象称为反向击 穿（电击穿）。 若不加限流措施， PN结将过热而损 坏，此称为热击 穿。电击穿是可 逆的，而热击穿 是不可逆的，应 该避免。 图1.1.11 PN结的 反向击穿特性
半导体基础知识
外延基础知识
一、基本概念能级：电子是不连续的，其值主要由主量子数 N 决定，每一确定能量值称为一个能级。能带：大量孤立原子结合成晶体后，周期场中电子能量状态出现新特点：孤立原子原来一个能级将分裂成大量密集的能级，构成一相应的能带。（晶体中电子能量状态可用能带描述）导带：对未填满电子的能带，能带中电子在外场作用下，将参与导电，形成宏观电流，这样的能带称为导带。价带：由价电子能级分裂形成的能带，称为价带。（价带可能是满带，也可能是电子未填满的能带）直接带隙：导带底和价带顶位于 K 空间同一位置。间接带隙：导带底和价带顶位于 K 空间不同位置。
同质结：组成PN结的P型区和N型区是同种材料。（如红黄光中的：GaAs上生长GaAs,蓝绿光中：U（undope）－GaN 上生长 N（dope）－ GaN）
异质结：两种晶体结构相同，晶格常数相近，但带隙宽度不同的半导体材料生长在一起形成的结，称为异质结。（如蓝绿光中： GaN 上生长 Al GaN ）
超晶格（superlatic）：由两种或两种以上组分不同或导电类型各异的超薄层（相邻势阱内电子波函数发生交迭）
的材料，交替生长形成的人工周期性结构，称为超晶格材料。
量子阱（QW）:通常把势垒较厚，以致于相邻电子波函数不发生交迭的周期性结构，称为量子阱（它是超晶格的一种）。
二、半导体
1.分类：元素半导体： Si 、Ge
化合物半导体：GaAs、InP、GaN（山-V ）、ZnSe（U-W）、SiC
2.化合物半导体优点：
a.调节材料组分易形成直接带隙材料，有高的光电转换效率。（光电器件一般选用直接带隙材料）
半导体基础知识详细
半导体基础知识详细
半导体是一种电子特性介于导体和绝缘体之间的材料。它的电阻率介于导体和绝缘体之间，而且在外界条件下可以通过控制电场、光照、温度等因素来改变其电子特性。半导体材料广泛应用于电子器件、太阳能电池、光电器件、传感器等领域。
1. 半导体的基本概念
半导体是指在温度为绝对零度时，其电阻率介于导体和绝缘体之间的材料。在室温下，半导体的电阻率通常在10^-3到10^8Ω·cm之间。半导体的导电性质可以通过控制材料中的杂质浓度来改变，这种过程称为掺杂。
2. 半导体的晶体结构
半导体的晶体结构分为两种：共价键晶体和离子键晶体。
共价键晶体是由原子间共享电子形成的晶体，如硅、锗等。共价键晶体的晶格结构稳定，电子在晶格中移动时需要克服较大的势垒，因此其导电性较差。
离子键晶体是由正负离子间的静电作用形成的晶体，如氯化钠、氧化镁等。离子键晶体的晶格结构较稳定，电子在晶格中移动时需要克服较小的势垒，因此其导电性较好。
3. 半导体的能带结构
半导体的能带结构是指半导体中电子能量的分布情况。半导体的能带结构分为价带和导带两部分。
价带是指半导体中最高的能量带，其中填满了价电子。导带是指半导体中次高的能量带，其中没有或只有很少的电子。当半导体中的电子受到外界激发时，可以从价带跃迁到导带，形成电子空穴对。
4. 半导体的掺杂
半导体的掺杂是指向半导体中加入少量的杂质原子，以改变其电子特性。掺杂分为n型和p 型两种。
n型半导体是指向半导体中掺入少量的五价杂质原子，如磷、砷等。这些杂质原子会向半导体中释放一个电子，形成自由电子，从而提高半导体的导电性能。
半导体主要知识点总结
半导体主要知识点总结
一、半导体的基本概念
1.1半导体的定义与特点：半导体是介于导体和绝缘体之间的一类材料，具有介于导体和
绝缘体之间的电阻率。与导体相比，半导体的电阻率较高；与绝缘体相比，半导体的电子
传导性能较好。由于半导体具有这种特殊的电学性质，因此具有重要的电子学应用价值。
1.2半导体的晶体结构：半导体晶体结构通常是由离子键或共价键构成的晶体结构。半导
体的晶体结构对其电学性质有重要的影响，这也是半导体电学性质的重要基础。
1.3半导体的能带结构：半导体的电学性质与其能带结构密切相关。在半导体的能带结构中，通常存在导带和价带，以及禁带。导带中的载流子为自由电子，价带中的载流子为空穴，而在禁带中则没有载流子存在。
二、半导体的掺杂和电子输运
2.1半导体的掺杂：半导体的电学性质可以通过掺杂来调控。通常会向半导体中引入杂质
原子，以改变半导体的电学性质。N型半导体是指将少量的五价杂质引入四价半导体中，
以增加自由电子的浓度。P型半导体是指将少量的三价杂质引入四价半导体中，以增加空
穴的浓度。
2.2半导体中的载流子输运：在半导体中，载流子可以通过漂移和扩散两种方式进行输运。漂移是指载流子在电场作用下移动的过程，而扩散是指载流子由高浓度区域向低浓度区域
扩散的过程。这两种过程决定了半导体材料的电学性质。
三、半导体器件与应用
3.1二极管：二极管是一种基本的半导体器件，由N型半导体和P型半导体组成。二极管
具有整流和选择通道的功能，是现代电子设备中广泛应用的器件之一。
3.2晶体管：晶体管是一种由多个半导体材料组成的器件。它通常由多个P型半导体、N
半导体基本知识
N沟MOS管：（结构 示意图，符号表示） / P沟MOS管：（结 构示意图，符号表示）
IC制造的特殊要求：隔离岛技术
集成电路中器件的特点：都需要从 硅片上表面引出电极。
NPN管结构（纵向）
PNP管结构（横向）
集成电阻：由条状硼扩散区构 成
集成电容：和普通的平行板电容不同，是由掺浓磷的 硅表面和铝层分别构成电容的两极。
本征半导体，P型半导体，N型 半导体
本征半导体：纯净的硅 晶体，电阻率还是蛮高 的。 P型半导体：由空穴导 电的半导体（在四价硅 中掺入三价的元素硼， 就会出现大量带“正电” 的载流子 空穴， positive是英文”正”的 意思，故称为P型半导体。
N型半导体：由电子导 电的半导体（在四价硅 中掺入五价元素磷，砷， 锑，就会出现大量带 “负电”的 自由电子， negetive 是“负”的意思， 故称为N型半导体。 载流子：传导电流的微 小粒子。 / 共价键：原 子间靠共用电子对来组 成分子的结构。
强调一点:P型或N型 半导体并不是绝对的, 如P型硅,又掺入更多 的磷,让电子比空穴 多了,就变成了N型硅, 反之亦然.
PN结
在同一晶体上让一部 分为P型，一部分为 N型，其交接面就形 成一个PN结。
.PN结的单向导电性 PN结的正向接法：P 区接正，N区接负。 / PN结的反向接法： P区接负，N区接正
半导体的基本知识
(1-8)
空穴
+4
+4
自由电子
+4
+4 束缚电子
(1-9)
2.本征半导体的导电机理
本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即 自由电子和空穴。
+4
+4
+4
+4
在其它力的作用下， 空穴吸引附近的电子 来填补，这样的结果 相当于空穴的迁移， 而空穴的迁移相当于 正电荷的移动，因此 可以认为空穴是载流 子。
2. 反向击穿电压UBR
二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电 流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至 过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电 压UWRM一般是UBR的一半。
(1-27)
3. 反向电流 IR
指二极管加反向峰值工作电压时的反向电 流。反向电流大，说明管子的单向导电性 差，因此反向电流越小越好。反向电流受 温度的影响，温度越高反向电流越大。硅 管的反向电流较小，锗管的反向电流要比 硅管大几十到几百倍。
+ P
－ － －
_
N
外电场
内电场
R
E
(1-23)
二、PN 结反向偏置 变厚
－ + + + + 内电场被被加强，多子 的扩散受抑制。少子漂 移加强，但少子数量有 限，只能形成较小的反 向电流。 +
半导体的基础知识
模 拟电子技术
当外加正向电压 不同时，扩散电流即 外电路电流的大小也 就不同。所以PN结两 侧堆积的多子的浓度 梯度分布也不同，这 就相当电容的充放电 过程。势垒电容和扩 散电容均是非线性电 容。
图 1.10 扩散电容示意图
模 拟电子技术
4.PN结的击穿特性
当加于PN结两端的反向电压增大到一定值（击 穿电压）时，二极管的反向电流将随反向电压的增 加而急剧增大，这种现象称为反向击穿。反向击穿 后，只要反向电流和反向电压的乘积不超过PN结容 许的耗散功率， PN结一般不会损坏。
半导体的特性wk.baidu.com 光敏特性（用于制作光敏电阻、二极管、三极管等） 热敏特性（用于制作电阻） 掺杂特性（用于制作半导体器件）。
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一、本征半导体
1、本征半导体的共价键结构
2、电子空穴对 3、空穴的移动
本征半导体——化学成分纯净的半导体。 制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到 99.9999999%，常称为“九个9”。 它在物理结构上呈单晶体形态。
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2.P型半导体
在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓、铟等形成 了P型半导体，也称为空穴型半导体。
因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电 子而在共价键中留下一个空穴。
★P型半导体中空穴是多数图载1.流5 子P型，半主导要体的由结掺构杂示形意图成； 电子是少数载流子，由热激发形成。
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一、半导体基本知识
太阳电池是用半导体材料硅做成的。容易导电的是导体，不易导电的是绝缘体，即不像导体那样容易导电又不像绝缘体那样不容易导电的物体叫半导体，譬如：锗、硅、砷化缘等。
世界上的物体都是由原子构成的，从原子排列的形式来看，可以把物体分成2大类，晶体和非晶体。晶体通常都有特殊的外形，它内部的原子按照一定的规律整齐地排列着；非晶体内部原子排列乱七八糟，没有规则；大多数半导体都是晶体。半导体材料硅是原子共价晶体，在晶体中，相邻原子之间是以共用电子结合起来的。硅是第四族元素，硅原子的电子层结构为2、8、4，它的最外层的四个电子是价电子。因此每个硅原子又分别与相邻的四个原子形成四个共价键，每个共价键都是相邻的两个原子分别提供一个价电子所组成的。
如果硅晶体纯度很高，不含别的杂质元素，而且晶体结构很完美，没有缺陷，这种半导体叫本征半导体，而且是单晶体。而多晶体是由许多小晶粒聚合起来组成的，每一晶体又由许多原子构成。原子在每一晶粒中作有规则的整齐排列，各个晶粒中原子的排列方式都是相同的。但在一块晶体中，各个晶粒的取向（方向）彼此不同，晶粒与晶粒之间并没有按照一定的规则排列，所以总的来看，原子的排列是杂乱无章的，这样的晶体，我们叫它多晶体。
半导体有很特别的性质：导电能力在不同的情况下会有非常大的差别。光照、温度变化、适当掺杂都会使半导体的导电能力显著增强，尤其利用掺杂的方法可以制造出五花八门的半导体器件。但掺杂是有选择的，只有加入一定种类和数量的杂质才能符合我们的要求。
我们重点看一下硼和磷这两种杂质元素。硼是第三族主族元素，硼原子的电子层结构为2、3，由于硼原子的最外电子层只有三个电子，比硅原子缺少一个最外层电子，因此当硼原子的三个最外层价电子与周围最邻近的三个硅原子的价电子结合成共价键时，在与第四个最邻近的硅原子方向留下一个空位。这个空位叫空穴，它可以接受从邻近硅原子上跳来的电子，形成电子的流动，参与导电。硼原子在硅晶体中起着接受电子的作用，所以叫硼原子为受主型杂质。掺有受主型杂质的半导体，其导电率主要是由空穴决定的，这种半导体又叫空穴型或P型半导体。
磷是周期表中第五族元素，磷原子的电子层结构为2、8、5，它的最外层的五个电子是价电子。由于磷原子比硅原子多一个最外层电子，因此当磷原子的四个价电子与周围最邻近的四个硅原子的价电子形成共价键后，还剩余一个价电子。这个价电子很容易成为晶体中的自由电子参与导电。磷原子在硅晶体中起施放电子的作用，所以叫磷原子为施主型杂质。掺有施主型杂质的半导体，其导电率主要是由电子决定的，这种半导体又叫电子型半导体或n型半导体。
二、扩散基本知识
我们知道，太阳能电池的心脏是一个PN结。我们需要强调指出，PN结是不能简单地用两
块不同类型（p型和n型）的半导体接触在一起就能形成的。要制造一个PN结，必须使一块完整的半导体晶体的一部分是P型区域，另一部分是N型区域。也就是在晶体内部实现P 型和N型半导体的接触。我们制造PN结，实质上就是想办法使受主杂质在半导体晶体内的一个区域中占优势（P型），而使施主杂质在半导体内的另外一个区域中占优势（N型），这样就在一块完整的半导体晶体中实现了P型和N型半导体的接触。
我们制作太阳电池的多晶硅片是P型的，也就是说在制造多晶硅时，已经掺进了一定量的硼元素，使之成为P型的多晶硅。如果我们把这种多晶硅片放在一个石英容器内，同时将含磷的气体通入这个石英容器内，并将此石英容器加热到一定的温度，这时施主杂质磷可从化合物中分解出来，在容器内充满着含磷的蒸汽，在硅片周围包围着许许多多的磷的分子。我们用肉眼观察硅片时，认为晶片是密实的物体，实际上硅片也是像海绵一样充满着许多空隙，硅原子并不是排列得非常严实，它们的之间存在着很大的缝隙。因此磷原子能从四周进入硅片的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散。当硅晶体中掺入磷后，磷原子就以替代的方式占据着硅的位置。理想晶体中原子的排列是很整齐的，然而在一定的温度下，构成晶体的这些原子都围绕着自己的平衡位置不停地振动，其中总有一些原子振动的比较厉害，可以具有足够高的能量，克服周围原子对它的作用，离开原来的位置跑到其它地方去，这样就在原来的位置上留下一个空位。替位或扩散是指杂质原子进入晶体后，沿着晶格室位跳跃前进的一种扩散。这种扩散机构的特征是杂质原子占据晶体内晶格格点的正常位置，不改变原材料的晶体结构。在靠近硅晶片表面的薄层内扩散进去的磷原子最多，距表面愈远，磷原子愈少。也就是说，杂质浓度（磷浓度）随着距硅表面距离的增加而减少。从以上分析中我们可以看到，浓度差别的存在是产生扩散运动的必要条件，环境温度的高低则是决定扩散运动快慢的重要因素。环境温度愈高，分子的运动越激烈，扩散过程进行得就越快。当然，扩散时间也是扩散运动的重要因素，时间愈长，扩散浓度和深度也会增加。
硅晶片是P型的，如果扩散进去的磷原子浓度高于P型硅晶片原来受主杂质浓度，这就使得P型硅晶片靠近表面的薄层转变成为N型了。由于愈靠近硅晶片表面，硼原子的浓度愈高，因此可以想象：在距离表面为Xj的地方，那里扩散进去的磷原子浓度正好和硅晶体中原来的硼原子浓度相等。在与表面距离小于Xj的薄层内，磷原子浓度高于原来硅晶片的硼原子浓度，因此这一层变成了N型硅半导体。在与表面距离大于Xj的地方，由于原来硅晶片中的硼原子浓度大于扩散进去的磷原子浓度，因此仍为P型。由此可见，在与表面距离Xj处，形成了N型半导体和P型半导体的交界面，也就是形成了PN结。Xj即为PN结的结深。
这样我们就可以利用杂质原子向半导体晶片内部扩散的方法，改变半导体晶片表面层的导电类型，从而形成P、N结，这就是用扩散法制造P-N结的基本原理。
三、液态源磷扩散原理
太阳电池制造工艺中，磷扩散一般有三种方法，一是三氯氧磷（POCl3）液态源扩散，二是喷涂磷酸水溶液后链式扩散，三是丝网印刷磷浆料后链式扩散。本公司目前采用的是第一种方法。
POCl3是目前磷扩散用得较多的一种杂质源，它是无色透明液体，具有刺激性气味。如果纯度不高则呈红黄色。其比重为1.67，熔点2℃，沸点107℃，在潮湿空气中发烟。POCl3很