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Navigate：什么是半导体？
半导体的基本性质是什么？
具体来说，称为半导体的物质将具有以下基本特性：
场效应（半导体）：
当两个 PN 层结合在一起时，这会导致 PN 结处的电荷交换。来自 n 的电子将移动到 p 层，反之亦然，由于电中和，来自 p 层的空穴将移动到 n 壳层。这个过程的一个产物是给离子充电，从而产生电场。
异质：
当两种不同掺杂的半导体材料连接在一起时，就会出现异质结。例如，配置可能包括 p 掺杂和 n 掺杂的锗。这导致不同掺杂半导体材料之间的电子和空穴交换。n 掺杂的锗将有过多的电子，而 p 掺杂的锗将有过多的空穴。转变发生直到通过称为复合的过程达到平衡，该过程使从 n 型移动的电子与从 p 型迁移的空穴接触。该过程的一种产物是带电离子，它会导致电场效应。
激发电子：
半导体材料上的电位差将导致其离开热平衡并产生不平衡。这将电子和空穴引入系统，它们通过称为环境扩散的过程相互作用。每当半导体材料中的热平衡受到干扰时，空穴和电子的数量就会发生变化。这种不连续性可能由于温差或光子而发生，它们可以进入系统并产生电子和空穴。产生和破坏电子和空穴的过程称为生成和复合。
电导率变化：
处于自然状态的半导体是不良导体，因为电流需要电子的流动，而半导体的价带已被填充，从而阻止了新电子的流入。已经开发了许多技术，允许半导体材料表现得像导电材料。这些修改有两个结果：键入 n 和键入 p。它们反过来又指电子的过剩或缺乏。不平衡的电子数量会导致电流流过材料。
高导热性：
具有高导热性的半导体可用于散热和改善电子设备的热管理。
光发射：
在某些半导体中，受激电子可以通过发光而不是产生热量来弛豫。 这些半导体用于制造发光二极管和荧光量子点。
热能转换：
半导体具有较大的热电能量因数，使其可用于热电发电机，也具有较高的热电系数，可用于热电冷却器。
半导体的能带是什么？
固体材料的导电性由能带理论解释。众所周知，电子存在于不连续能级（静止状态）之上的原子中。但在固体中，当原子结合在一起形成块时，这些能级重叠，成为能带，将出现三个主要区域，它们是：
半导体原子晶格中电子的能量结构。价带被填充，而导带是空的。 费米能级位于能量空位。
价带：是能量标度上能量最低的区域，该区域电子与原子强烈结合且不可移动。
导带：具有最高能级的区域，是电子可以移动的区域（如自由电子），该区域的电子将是传导电子，这意味着当电子存在于导带中时，物质将能够导电. 电导率随着导带中电子密度的增加而增加。
禁带：是价带和导带之间的区域，没有能级，因此带隙中不能存在电子。如果半导体被掺杂，带隙中的能级（掺杂级）就会出现。导带底与价带顶之间的距离称为带隙或带隙。根据带隙的大小，物质可以是导电的或不导电的。
掺杂半导体：
P型半导体：
P型半导体含有III族元素的杂质，主要通过空穴导电（英文单词positive'的缩写，意为正）。当我们在硅半导体中加入少量的三价物质如铟 (In) 时，1 个铟原子将与 4 个硅原子以共价键结合，并且键中缺少一个电子 = > 变成一个空穴（带正电）称为 P 型半导体。
N型半导体：
N 型半导体（负半导体）含有杂质是 V 族元素，这些原子使用 4 个电子形成键和一个与原子核松散结合的外壳电子，即电子主引线。当我们将少量的磷（P）等价数为 5 的物质混合到 Si 半导体中时，一个 P 原子与 4 个 Si 原子以共价键结合，磷原子只有 4 个参与电子的键并有一个电子离开并成为自由电子 => 半导体现在成为过剩的电子（带负电），称为 N 型半导体（负：负）。
PN结的形成：
通过一定的工艺，使一块本征半导体一边形成P型半导体，另一边形成N型半导体，在这两种半导体的交界处，就形成具有特殊电性能的过渡层，这一过渡层称为PN结。
当两种半导体“结合”在一起时，交界面两侧有很大的载流子浓度差，于是N区一边的自由电子要扩散到P区去，P区中的空穴要扩散到N区去，于是，在交界面N区一侧由正离子形成正的空间电荷区，P区一侧由负离子形成负的空间电荷区。
当P区接高电位、N区接低电位时称PN结正向运用，又叫加正向电压。由于PN是高阻区，PN结处于导通状态，正向电流大；当PN结加反向电PN结截止。
半导体中的电流：
纯Si（硅）半导体。每个硅原子在最外层有 4 个电子，在低温下与其他硅原子键合形成电中性半导体。
硅原子的键合模型。每个硅原子有 4 个最外层的电子，参与与相邻硅原子的键合。在最外层的每个 Si 原子周围的低温条件下，有 8 个电子 => Si 不导电，因为即使将其置于电场中也没有移动的电荷载流子。
如果许多键在高温下断裂，就会产生更多的自由电子和空穴。在混沌热运动过程中，自由电子可以移动到填充它的空穴的位置，产生新的键，导致在电子键的不同位置产生新的空穴。硅原子，或者换句话说，自由运动电子也使这些空穴移动。
当进入的电子填充空穴时 => 新形成的键不会产生任何多余的电荷，如 e + (-e) =0 => 物理学家认为空穴具有电荷为 q= -e = +1,6.10 -19 C 表现得像一个带正电的粒子。
当半导体两端存在电位差时，电子和空穴会沿相反方向流动，在半导体中产生电流。
当前的半导体应用：
空调中使用的温度传感器由半导体制成。由于采用半导体的精确温度控制系统，电饭锅可以完美地煮饭。计算机处理器 CPU 也由半导体材料制成。
许多数字消费产品如手机、相机、电视、洗衣机、冰箱和 LED 灯泡也使用半导体。
除了消费电子领域，半导体还在自动取款机、火车、互联网、通信和社会基础设施中的许多其他设备的运行中发挥着核心作用，例如在医疗网络中用于为老年人提供医疗保健，等等。此外，高效的物流系统将有助于节约能源，促进地球环境的保护。
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