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半导体物理与器件是现代电子技术的基础学科。它研究硅、锗等半导体材料的能带结构，其中价带和导带之间存在禁带。当电子从价带跃迁到导带时，在价带中留下空穴，形成载流子对。这些载流子的行为决定了半导体的电学性质，是制造二极管、晶体管等电子器件的物理基础。
PN结是半导体器件的核心结构。当P型半导体和N型半导体接触时，P区的空穴和N区的电子会相互扩散。在接触面附近，载流子浓度降低，形成耗尽区。同时建立起内建电场，方向从N区指向P区，阻止载流子的进一步扩散，最终达到平衡状态。这种结构具有单向导电性，是二极管工作的物理基础。
二极管是基于PN结制成的最基本半导体器件。它具有明显的单向导电性：当P端接正电压时，称为正向偏置，此时电流随电压指数增长，二极管导通；当P端接负电压时，称为反向偏置，电流很小，二极管截止。这种非线性的伏安特性使二极管广泛应用于整流、稳压、开关等电路中，是现代电子技术的重要组成部分。
晶体管是半导体技术的重大突破，其中MOSFET是现代集成电路的核心。MOSFET通过在硅衬底上制作源极和漏极，中间用栅极控制。当栅极施加正电压时，在栅极下方形成导电沟道，电流可以从源极流向漏极。栅极电压的大小直接控制沟道的导电能力，从而实现电流的精确控制。这种电压控制特性使MOSFET成为现代微处理器和存储器的基础器件。
半导体物理与器件技术是现代信息社会的基石。从基本的能带理论到PN结的形成，从简单的二极管到复杂的MOSFET，半导体技术不断推动着电子工业的发展。今天，数十亿个晶体管集成在一个芯片上，实现了强大的计算能力。半导体器件不仅应用于计算机和通信设备，还广泛用于汽车电子、医疗设备、新能源等领域，继续改变着我们的生活方式。