[ilingku:045]
[00:00.00]本字幕由TME AI技术生成
[00:00.07]嗯
[00:09.17]半导体是什么
[00:10.85]举个例子
[00:11.89]我们都知道
[00:12.77]金属铜是导体
[00:14.51]观察它的原子结构图就会发现
[00:17.10]它的最外层只有一个电子
[00:19.35]我们把这个电子称为价电子
[00:22.68]因为原子核与价电子之间的吸引力较小
[00:26.32]所以一旦受到外力吸引
[00:28.30]这个电子就很容易脱离铜原子
[00:31.04]成为一个自由电子
[00:33.29]这也是铜能够成为导体的主要原因
[00:36.69]同理
[00:37.41]观察绝缘体的原子结构就会发现
[00:40.27]它们通常拥有八个加电子
[00:42.51]极其稳定
[00:43.73]顾名思义
[00:44.83]半导体应介于二者之间
[00:47.43]那么它的原子结构又是怎么样的呢
[00:50.77]观察元素周期表就可以发现
[00:53.39]在导体和绝缘体的分界线附近的元素
[00:56.75]就是制作半导体的重要材料
[00:59.71]硅元素当然是最有影响力的一个
[01:03.41]观察原子结构图就会发现
[01:05.77]它的最外层有四个电子
[01:08.15]要想达到平衡状态
[01:09.93]不是舍弃四个电子
[01:11.49]就是在拉拢四个电子
[01:13.47]而硅原子在排列时
[01:15.45]巧妙的共享了上下左右四个电子
[01:19.21]手拉着手
[01:20.21]组成了稳定八电子结构
[01:22.47]也就是共价键
[01:24.47]那么
[01:24.81]硅的导电性又从何而来呢
[01:27.49]当温度大于绝对零度时
[01:29.69]处于架带的电子就可能发生跃迁
[01:32.67]并成自由电子
[01:34.74]同时原来的位置上就会形成一个空穴
[01:38.62]也就是说
[01:39.72]硅晶体内会存在等量的自由电子和空穴
[01:44.04]它们都可以起到导电的作用
[01:46.54]这就是纯净半导体
[01:48.34]也叫做本征半导体
[01:50.97]它的结构虽然完美
[01:52.47]但是想要增加半导体的导电能力
[01:55.13]还需要掺杂其他元素
[01:57.41]当我们把硅原子替换成五价磷原子时
[02:00.95]就可以提高自由电子的浓度
[02:03.63]得到n型半导体
[02:06.31]同理
[02:07.13]如果用最外层只有三个电子的硼原子替换硅原子
[02:11.89]提高空学的浓度
[02:13.53]就可以得到p型半导体
[02:16.05]那么把这两种类型的半导体连接在一起会发生什么呢
[02:21.49]n区的电磁迫切的想扩散到p区
[02:24.55]p区空穴拼命想要扩散到n区
[02:27.73]这时就会形成一个由n指向p的内电场
[02:32.07]阻止扩散进行
[02:34.27]在二者达到动态平衡之后
[02:36.51]就会在交界面形成一个空间电荷区
[02:40.57]这就是PN节
[02:42.95]PN结具有单向导电性
[02:45.65]我们常见的二极管便是利用这个特性制成的
[02:49.23]而利用太阳光照射PN结
[02:51.93]就会激发产生电子空穴
[02:54.35]对经过界面层的电荷分离
[02:57.39]就会形成一个由p指向n的光生电场
[03:01.65]这就是光生伏特效应
[03:03.83]也是太阳能电池的基本原理