第1章 半导体二极管及其应用

1.1 半导体物理基础知识

在物理学中，按照材料导电能力的强弱，可以粗略地将它们分为导体和绝缘体两大类。导体中存在大量的自由电子，外加电场后可以形成定向电流。因此，导体的电阻率很小（ρ＜10-5Ω·m），导电能力很强，如铜、银、铝、铁等。该定向电流会受到电子本身热运动的干扰，因而大多数导体的电阻率呈现正的温度特性（即温度越高，导体的电阻率越大）。绝缘体中的自由电子很少，加上电场后，几乎没有电流形成。因此，绝缘体的电阻率很大（ρ＞106Ω·m），导电能力很差，如塑料、陶瓷、石英、橡胶等。

1833年，英国物理学家法拉第在研究物质的宏观导电能力时发现，有些物质的导电能力介于金属导体和绝缘体之间，而其电阻率却具有负的温度特性（即随着温度的升高，导体的电阻率下降），从而打开了半导体材料世界的大门。

之后，人们又发现半导体具有一些独特的物理特性（如在与金属导体的接触面上会产生单向导电现象等），使得它在电子技术领域发挥了极其巨大的作用。目前的集成电路就主要以硅晶体为基本材料，美国的半导体生产基地“硅谷”也是由此而得名（目前“硅谷”的含义已扩展为以微电子技术为先导的科技园）。本节将从半导体材料的基本性质出发，学习半导体器件的基本原理和特性。