1－1 半导体的基础知识
1－1－1 本征半导体
半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质成为半导体，如：硅和锗，它们都是4价元素。
本征半导体：纯净的半导体成为本征半导体。在硅或者锗的单晶体中，原子排列成很有规律的空间点阵。原子外层的4个电子为相邻的原子所共有，形成共价键。
半导体中的载流子：在室温下，少数价电子因热激发而获得足够的能量，脱离共价键的束缚成为自由电子，同时在原来的共价键中留下一个空位，称为“空穴”，自由电子的数量与温度有关，在0k时，晶体中没有自由电子。自由电子在电场的作用下定向移动形成的电流成为漂移电流。
出现空穴时，相邻的原子的价电子比较容易离开它原来的位置填补到这个空穴中，使得该价电子原来所在的位置又出现空穴，这样在半导体中出现了价电子填补空穴的运动，在电场的作用下，填补空穴的运动也形成漂移电流。空穴是一种带正电荷的载流子。
总之，在半导体中存在两种载流子：自由电子和空穴。
本征载流子的浓度：半导体在热或者光的作用下产生电子，空穴对的现象成为本征激发。
电子和空穴成对消失的现象叫做复合。
理论分析表明，本征载流子的浓度为：
（1－1)
其中，ni、pi分别表示电子和空穴的浓度（cm-3），t为热力学温度（k），k为波耳兹曼常数（），ego热力学温度零度时破坏共价键所需的能量，又称为禁带宽度（硅为锗为在一般使用温度范围内，本征载流子的浓度随温度的升高近似按照指数关系增加，因此，半导体的导电性对温度很敏感。
1.1.2 杂质半导体
本征半导体的导电能力时很弱的，但在本征半导体中掺入微量的其他元素，可以使其导电能力发生显著变化，这些微量元素的原子称为杂质，掺入杂质的半导体成为杂质半导体，有n型和p型两种。
一 n型半导体
在硅或者锗的晶体中掺入五价元素（如磷、砷等），会出现一个多余的电子在共价键之外，在室温下它可以被激发成自由电子，同时杂质原子变成带正电荷的离子。由于杂质原子可以提供电子，故称为施主原子。这种半导体中的电子浓度比同一温度下的本征半导体中电子的浓度大好多倍，大大加强了导电能力，这种半导体叫做n型半导体。它里边的电子浓度远大于空穴的浓度，所以电子为多子，空穴为少子。
二 p型半导体
在硅或者锗的晶体中掺入三价元素（如硼、铝等），杂质原子与周围的硅原子形成共价键的同时会出现一个空穴，这些杂质原子因为吸收电子而被称为受主原子，这种半导体中空穴是多子，电子是少子，称为p型半导体。
三 杂质半导体的导电能力
在杂质半导体中，多子是由杂质提供的，而由本征激发而产生的少子浓度由于与多子的复合机会增加而大为减少。可以证明，在半导体中，两种载流子的浓度的乘积是恒定的，与掺杂程度无关，
那么，在杂质半导体中，多子越多，则少子越少。
少子虽然很少，但对温度很敏感，将影响器件的性能，而多子的浓度基本上等于杂质原子的浓度，受温度影响不大。
1－1－3 pn结
在一片完整的硅片上，使用不同的掺杂工艺使其一边形成n型半导体，另一边形成p型半导体，那么在两种半导体的交界面附近就形成了pn结。
一 pn结内部载流子的运动
两种半导体结合在一起时，由于交界面两侧多子和少子的浓度有很大差异，多子必然向另一边运动，这种由于浓度差而引起的运动叫做扩散运动。扩散到p区的电子与空穴复合而消失，同时扩散到n区的空穴与电子复合，这样在交界面，多子的浓度骤然下降。出现了不能移动的带电离子组成的空间电荷区。
空间电荷区形成一个由n区指向p区的内电场。正负离子在交界面两边形成的电位差记做uho。在无外电场或者其他因素激发时，pn结处于平衡状态，没有电流通过，空间电荷区的宽度和电位差uho恒定，由于空间电荷区没有载流子，所以又称为耗尽层。当两边掺杂程度相同时，耗尽层在两边的宽度也相等。
二 pn结的特性
1 单向导电性
p区接电源正极，n区接电源负极称为正向偏置，在外电场作用下，电子被推向耗尽层，使耗尽层变窄，内电场削弱，多子的扩散电流通过回路形成正向电流。
反向偏置时，外电场使耗尽层变宽，加强了内电场，结果组织了多子的扩散，但促进少子漂移，使回路中形成反向电流，因少子的供应有限，它基本上不随外加电压的增大而增加，称为反向饱和电流is。
2 pn结方程
pn结两端的电压和流过pn结的电流之间的关系为：
is是反向饱和电流，ut＝kt/q 是温度电压当量，其中k是波耳兹曼常数，t是热力学温度，q是电子电量，在300k时，ut大约26mv。
3 pn结击穿
pn结反向偏置时，路过的是很小的反向饱和电流，但是当反向电压超过某一数值（用u（br）表示），反向电流会急剧增加，这种现象叫做反向击穿。分为齐纳击穿和雪崩击穿两种。
齐纳击穿：在高浓度掺杂的情况下，耗尽层宽度很小，在几伏的电压下就可以在耗尽层产生很强的电场，它能够直接破坏共价键，把电子拉出来，产生电子空穴对，引起电流增加
