本想将标题拟为《二极管材料构成及其导电性本质》，但是感觉我当前的理解距离二极管导电性的本质还十分遥远、且描述大多属于初小生水平，所以标题还是写的小一点比较稳妥。 另外，文章标题中还加入了一个“全文胡扯版”字样，原因是此文被AI批驳的一无是处，但我并不认为AI的评价客观，原因是我后来又按照教材总结了一份基于”教材术语版学习笔记“，对比着看，感觉当前这篇”朴素胡扯的学习笔记“，也并不存在严重的错误，所以两篇学习笔记同时发在自己的博客上，以留备忘吧。 二极管，宏观的看，基本可以说是一整块“硅晶体”构成的。如果单纯的使用一整块“硅晶体”放在电路中，那么这个IC的电导率非常小，小到都不好把它称为“阻值较大的导体”或“半导体”，更倾向于把它称为“绝缘体”。可如果说它绝缘，又确实委屈了、它还真有着一点点的导电性1，所以将它称为“阻值十分巨大到近乎绝缘的电阻器”也许是更好的一个说法。 将上面文字稍作总结，可以说：完全由本征硅制造出来的IC，将会是一颗不区分极性的、阻值巨大的电阻。它的电气性能在通常电压2（低压、直流）作用下，表现也和电阻相似，可以近似的认为就是一个线性的电阻性元件。 本征硅的电导率之所以非常低、低到近乎于绝缘体，因其内部的自由电子与空穴数量完全相等，一个萝卜一个坑的彼此牢固结合，既然已经是一个萝卜一个坑的组合，所以严格来说，就不能再把它们分开、也就不能再称它们为自由电子和空穴，因而本征硅中，实际上是可以说：几乎不存在自由电子和空穴的。既没有多余的空穴可以用于导电、也没有可以随意移动的自由电子用于传导，因而本征硅近乎于绝缘。 但是在对本征硅进行掺杂之后，情况就变得不同了。通过掺杂工艺，可将本征硅转变为“掺杂硅”，这里有两种不同的掺杂工艺，最终可以将本征硅转变为两种“掺杂硅”，分别是“P硅”和“N硅”。 所谓“P硅”就是Positive硅，它内部的空穴数量比本征硅更多（因此费米能级靠近价带顶），从而空穴便扮演着多数载流子，因此它具有接收电子的倾向。对立的“N硅”（Negtive硅），内部的电子数量大于空穴数量（费米能级靠近导带低），因而电子便扮演起了多数载流子，可形成自由电子。 所以无论是“P硅”还是“N硅”，由于其中都含有了载流子，因而导电性要比“本征硅”高很多。然而值得注意的是，即便是比本征硅导电性高出许多的掺杂硅，他们的导电性依然要比金属差很多。同时这些掺杂导电材料与金属在导电性上，不仅电导率不同，对热激发后的导电性能变化也存在着明显的差异，因而这些与金属不同的导电性材料，被称为“半导体材料”。 此时如果分别的，单独使用本征硅、P硅、N硅，独立的各制作一片电子元件，那么这三种元件都可以被视为三个“硅基材料电阻器”。本征硅电阻器因缺少载流子导致阻值非常大。P硅电阻器和N硅电阻器因含有载流子，所以电阻率要相对的小许多，甚至可以将他们假想成普通电阻器甚至当作普通电阻器使用。 现在遐想一下：在电路中串联两颗上面制造的“电阻器”，具体形式是“P硅电阻器”与“N硅电阻器”直接串联在一起，并且二者紧紧的靠在一起。这个时候有趣的事情就发生了： 在没有外部电场的情况下： P硅电阻器自己拥有大量空穴载流子，这些空穴载流子可以令自由电子陷落（捕获自由电子）；而N硅电阻器自己拥有着大量的自由电子，这些自由电子可以在N硅材料内部自由运动。空穴和自由电子原本都在自己材料内部，然而由于粒子天然的有着从高浓度向低浓度扩散的行为，因而他们会彼此扩散到对方的领地，而一旦扩散到了对方领地，就会称为“少子进入了多子区”，并与极性向反的多子结合，成为一对牢固的组合，站在粒子的角度上看，这对组合就“消失”了: 上面提到的彼此扩散到对方领地，并与对方多子结合、消失的行为，在二极管构成中，最激烈的发生地点是在P材料与N材料结合处。从而这个接合面为中心（严格来说并不是绝对的中心）两侧，将会因为少子的扩散、少子与多子的复合，形成一个“耗尽区”。 这个耗尽区的范围很小，但如果在大脑里放一个“放大镜”去观察这个耗尽区，可以想象出其中的样貌：在贴近N区的电子因为扩散到了P区，因而只剩下不可移动的电正性的电荷、在贴近P区侧的空穴也同样因为扩散到了对方领地，剩下了电负性的电荷，从而在这个耗尽区内，就形成了“P侧负-N侧正”的一个局部内电场。 此时的耗尽区两侧是有固定的电荷的，这些电荷形成了空间电场，而其中已经再无可以移动的载流子。所以耗尽区的电导率非常小：它和本征硅一样因为缺少载流子。 至此，二极管就产生了：P区-耗尽区-N区；从载流子的角度上看：P材料多子空穴-耗尽区无载流子-N材料多子电子。从电场的角度看：P材料近乎于电中性-耗尽区内建电场-N材料近乎于电中性。 此时此刻，无论是站在宏观角度上、还是站在微观角度上，审视上面的电路，会发现它依然是“由3个电阻串联的电路”：P硅电阻器-耗尽电阻器-N区电阻器。这样整体由三个电阻串联的电路，其可能得到的电阻值将会更加巨大，大到存在这样结构的线路上可以认为是有着高阻态电阻结构的开路路径。 如果此时此刻，通过外部电场对这条路径进行作用，那么情况将变得复杂且有趣起来： 如果在这个二极管外部加入一个正偏电源，可以看到P材料内部的少子（自由电子）有了一个外部泄放通道，这些已经在P区的自由电子可以通过外部线路逃逸到外部电源中，从而导致耗尽区P侧的陷落电子减少、从而降低了耗尽区的宽度。同时外部电源将自由电子推入N区，补充了N区自由电子的浓度。因为耗尽区已经变窄，所以高浓度的N区自由电子又能扩散、复合到耗尽区的P区侧。周而复始，就形成了导通电流； 反之，如果外部电源是反偏放置的，那么P区的自由电子、已经陷落在空穴中的电子，都没有可泄放通道。反而是外部电源在向P区灌入更多的电子，已经从N区扩散进P区的电子不仅没有泄放通道，反而是P区内被灌入了更多的自由电子，在P区内形成了更大范围的耗尽区，导致耗尽区越大，阻值越大，所以越高的反偏电压越无法令二极管反向导通（当然一旦出现反向击穿就令当别论了）。 至此，已经理解了二极管为什么在正偏时能够导通、让电流流过；而在反偏状态下，会呈现高阻状态、很难让电流流过。 但是还有一个扩展的问题需要解决：既然上面已经提到了二极管在没有外部电场时可以被视为：P型电阻-本征电阻-N型电阻，这样一个三电阻串联模型。而且这三个电阻的串联阻值十分巨大：常规阻值+绝缘阻值+常规阻值=近乎绝缘。又为什么在正偏导通形成时，二极管便变成了良好的导体了呢？ 原因在于二极管在没有外部电场作用时，它的确可以视为一个结构为“P型电阻-耗尽电阻-N型电阻”的级联电阻，且具有巨大的近乎于绝缘的阻值。然而一旦外部电场建立，真正承载电流通过的并不是上面提到的“级联电阻”材料本身，而是穿行于这些材料上面的载流子。也就是说材料本身依然具有巨大的电阻率、然而在材料内部嵌入了载流子（或更直观简单的理解，就说它被覆盖了一层载流子吧），电流是在载流子介质中进行传导和输送的。 注：如果用专业的术语来说，这层“载流子覆盖”其实对应着扩散电流的形成与增强。 这很有趣，甚至有些绕脑子：没有电流的时候没有载流子、电阻巨大；有了电流就有了载流子、载流子越多电流就能越顺畅的穿行。说成绕口令：是电流扮演了载流子形成了低阻通路，越多的电流构成了越小的电阻，可以让更多的电流轻松的通过“电流扮演的载流子所开辟的那条低阻通路”流过。 这可不是普通的线性电阻材料了，而是由电流构成的电阻，“电流”将通过“电流电阻”流过。 上面这句话揭示了二极管的一个特性：为什么它是非线性的？…
为P1.27的排针焊接做准备
