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半导体物理
概览
半导体物理研究导电能力介于导体与绝缘体之间、且可被光、热、杂质有效调控的材料，以能带结构、载流子输运与 pn 结为核心，是现代电子学与信息技术的物理根基。
核心内容
半导体的能带结构特征是满价带与空导带之间存在较小的带隙 $E_g$（硅约 1.12 eV，锗约 0.67 eV）。在绝对零度下本征半导体无载流子；温度升高时，少量电子受热激发跨过带隙进入导带，同时在价带留下空穴，电子-空穴对构成载流子。本征载流子浓度 $n_i\propto T^{3/2}e^{-E_g/2k_BT}$，对温度极为敏感。
通过掺杂可显著改变半导体的导电类型与浓度。掺入五价元素（磷、砷）提供额外电子，形成 n 型半导体，电子为多数载流子；掺入三价元素（硼、镓）产生额外空穴，形成 p 型半导体，空穴为多数载流子。掺杂浓度可跨越多个数量级，使半导体电阻率可调，这是其工程价值的核心。
pn 结是半导体器件的基本结构。p 型与 n 型接触时，多子扩散在结区形成空间电荷区（耗尽层）与内建电场，达到扩散与漂移的动态平衡。pn 结具有单向导电性：正向偏置电流指数增长，反向偏置仅有微弱饱和电流，这一整流特性是二极管的工作基础。
在 pn 结基础上发展出双极型晶体管 (BJT) 与场效应晶体管 (FET/MOSFET)。MOSFET 通过栅压调制沟道电导，是超大规模集成电路的基本单元。半导体物理还涵盖异质结、量子阱、发光二极管、太阳能电池、激光器等丰富器件，支撑着现代信息社会的硬件基础。
与其他知识关联
参考笔记
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