python半导体版图 半导体mapping

1.基本概念

本征半导体：将纯净的半导体经过一定的工艺过程制成的单晶体。

杂质半导体：在本征半导体中掺入少量合适的杂质元素。掺入五价元素（如磷），得到N型半导体（N-negative）；掺入三价元素（如硼），得到P型半导体（P-positive）。

载流子：运载电荷的粒子。对本征半导体来说有两种，自由电子和空穴。

PN结：将P型半导体和N型半导体制作在同一块硅片上，在交界面形成PN结。

多子：多数载流子。N型半导体中为自由电子，P型半导体中为空穴。少子则相反。

2.PN结

2.1PN结的形成

扩散运动：由于浓度差而产生的运动。

漂移运动：在电场力作用下，载流子的运动。

在P区和N区交界处，在扩散作用下，如图a所示，P区的空穴向N区扩散，N区的自由电子向P区扩散。在交界面，空穴和自由电子复合，多子浓度下降，分别在P区产生负离子区，N区产生正离子区，它们是不能移动的，被称为空间电荷区，从而形成内电场。随着电场强度的增强，扩散运动会受到抑制。在内电场作用下，少子产生漂移运动，并与扩散运动的多子达到动态平衡，从而形成PN结。

2.2 PN结的单向导电性

PN结两端外加电压，扩散电流不再等于漂移电流，PN结有电流通过，表现出单向导电性。

2.2.1 PN结外加正向电压处于导通状态

正极接P端，负极接N端。外电场将多数载流子推向空间电荷区，削弱电场，使扩散运动加快，漂移运动减弱。由于电源的作用，扩散运动将源源不断地进行，形成正向电流，PN结导通。

2.2.2 PN结外加反向电压处于截止状态

正极接N端，负极接P端。外电场使空间电荷区变宽，加强了内电场，阻止扩散运动，加剧漂移运动，形成反向电流，也称为截止电流。因为少子数目极少，即使所有少子都参与漂移运动，反向电流也极小，可忽略不计，认为处于截止状态。