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1 半导体

1. 本征半导体 (Intrinsic Semiconductor)

• 定义：本征半导体是指纯净的、不掺杂任何杂质的半导体材料，如硅（Si）或锗（Ge）。在理想条件下，本征半导体的晶格中只有原子本身，没有其他杂质。
• 电子和空穴：在本征半导体中，导电性来源于热激发使得电子从价带跃迁到导带，产生自由电子和相应的空穴（电子空缺）。在这种情况下，电子和空穴的数量是相等的。
• 导电性：由于本征半导体中电子和空穴的数量很少，因此它们的导电性较低。导电性主要依赖于温度，温度越高，电子-空穴对越多，导电性越强。

2. N型半导体 (N-type Semiconductor)

• 定义：N型半导体是通过在本征半导体中掺入五价元素（如磷、砷、锑）制成的。这些五价元素称为“施主”，它们比本征半导体的四价原子多一个电子。
• 电子和空穴：掺杂五价元素后，多出的电子不参与晶体键合，而成为自由电子，这些自由电子增加了导带中的电子浓度。N型半导体中电子的数量远大于空穴的数量，电子是主要的载流子，而空穴是次要的载流子。
• 导电性：由于电子的数量大幅增加，N型半导体的导电性比本征半导体更高。其导电性主要由自由电子提供。

3. P型半导体 (P-type Semiconductor)

• 定义：P型半导体是通过在本征半导体中掺入三价元素（如硼、铝、镓）制成的。这些三价元素称为“受主”，它们比本征半导体的四价原子少一个电子。
• 电子和空穴：掺杂三价元素后，晶格中会出现电子空位（空穴），这些空穴作为“正电荷”载流子存在。P型半导体中空穴的数量远大于电子的数量，空穴是主要的载流子，而电子是次要的载流子。
• 导电性：P型半导体的导电性由空穴提供，掺杂的受主原子增加了空穴的浓度，因此导电性比本征半导体更高。

总结

• 本征半导体没有掺杂，导电性低，依赖于温度产生的电子-空穴对。
• N型半导体掺入五价元素，电子作为主要载流子，导电性高。
• P型半导体掺入三价元素，空穴作为主要载流子，导电性也高。

不同类型的半导体材料根据应用需求选择，广泛用于电子器件如二极管、晶体管和集成电路中。

PN结具有单向导电性，类似于二极管

2 单向导电性的应用

1.单相半波整流电路（半波整流）

U2交流电变为Uo直流电；称为脉动直流分量

2.单相桥式整流电路（全波整流）

利用4个二极管的单向导通能力，是半波的两倍，一般整流电路之后需要加电容/电感滤波。

3.稳压二级管（齐纳二极管）

和普通二极管的原理不同，当齐纳二极管的两端被击穿时（施加反向电压大于额定电压），并不会被损坏，反而表现出无论流过的电流是多少，两端的电压均不变的特性。

这就可以发现，齐纳二极管被击穿时，可以恒定输出6V，注意R1需要存在，需要使用节点电流法计算是否击穿。