【原创】半导体的PN结是怎样一步步形成的

那些还不是很明白PN结是啥东西的童鞋可以看看，以下纯属个人愚见，还望高手多多指正，新手在此献丑了^-^
       纯净的具有晶体结构的半导体就是本征半导体，晶体结构好像是高三学的，所谓的晶体通俗点讲就是有一定物理形状的东西，比如说具有立方体形状的啊等等，这个特性再加上这个半导体是纯净的无杂质那它就是本征半导体了。在化学周期表中通常具有正四价的物质那就可以当作半导体来用了比如说硅锗等，它们的原子结构的最外层有四个价电子。不过每个原子都与它周围的四个原子通过价电子与价电子之间的共价键紧密的连接在一起，由于共价键之间的结合力非常大，在热力学温度T=0K（相当于-273.摄氏度）下这些价电子是不能挣脱共价键的束缚因此此时的半导体没有可移动的自由电子，自然它就是绝缘体了。但在常温下，极少数的价电子会由于热运动获得挣脱共价键的能量从而成为自由电子，这个过程就是本征激发。可以想象当一部分价电子成为自由电子后，就会在原来的共价键中留下一个空位，这就是我们通常所说的空穴了。空穴带正电，因为，原子由于热激发失去了一个电子，那它自然就带正电了，也就相当于这个空穴带正电（呵呵，个人是这样理解的），此时其他的电子由于是无规则运动的，跑啊跑总会跑到空穴这个位置来填补它，这个过程就是复合啦。显然在本征半导体中，电子和空穴是成对出现的，因为挣脱出一个电子就会产生一个空穴嘛。那如果我们在本征半导体两端外加一个电场时，也就相当于外加电源，则自由电子将由于电场的存在形成电子流，另一方面由于空穴的存在形成空穴流，因此半导体中自由电子和空穴都参与了导电的过程，即有两种承载电荷的粒子，我们就叫它们载流子，这也恰恰是半导体导电的特殊之处！在一定温度下热激发和复合过程会达到动态平衡即自由电子和空穴的浓度相等。一旦温度变化，这种平衡就会消失，因此说半导体随温度的变化非常敏感，用来做一些热敏原件还是不错的。通过扩散工艺（嘿嘿扩撒工艺搞不懂）我们在半导体中参入微量的元素可以制成p型半导体和n型半导体。P型半导体就是参入了三价元素的东东，本来晶体中硅原子结合的好好的它搅合了进来，取代硅原子的位置而与周围的硅原子形成共价键结构，由于是三价的元素那就是最外层有三个价电子，不像四价的原子可以两两成对形成稳定结构，三价的与其他的硅原子成对的时候共价键中就会产生一个空位，那么当硅原子的自由电子乱跑的时候就会填补此空位，这样就会使杂质原子（微量元素）获得了一个电子而成为负离子，同时硅原子的共价键因为缺了一个价电子而产生一个空穴，这里的杂质负离子是不能移动的，因此在p性半导体中空穴来自两方面，第一本证激发搞出来的(数量那是非常的少)，第二与杂质负离子同时产生（数量取决于杂质的浓度，杂质越多其空穴就越多。所以在p型半导体中空穴是最多的（称之为多子），电子就是少子了。同理在n型半导体中由于参入的是五加的元素，当它与硅原子配对的时候就会多出一个孤零零的电子乱跑。显然此时的电子有本证激发产生的还有杂质多出来的因此自由电子就是多子，空穴反而是少子。聪明的人类就想出来了一个办法在一块半导体的一侧掺杂成为p型的，而另一侧掺杂成为n型的半导体于是就有了我们所说的PN结了。在p型和n型的交界面两侧，根据我们前面所讲的它的两侧自由电子和空穴的浓度相差太大了，所以n区的多子（自由电子）向p区扩撒，同时p区的多子（空穴）向n区扩撒（扩散运动啦），那么当电子和空穴相遇时（相当于正电荷和负电荷相遇），将发生复合而消失，于是在交界面出将产生不能移动的正负离子区，注意这些是不能移动的离子哦，这块区域就是空间电荷区了，也就是耗尽层这个我们常说的东西，在这个空间电荷区内会产生电场，因为有正负离子嘛必须会产生电场的，在内电场的作用下漂移运动就来了（漂移运动就是和扩撒运动相反的运动啦），当扩撒运动与漂移运动平衡是就形成了PN结！！！
      嘿嘿如果觉得对你有帮助就帮我顶下吧，也是对新手我最大的鼓励嘛^-^