【中村修二和几乎不可能的蓝光LED】 https://www.bilibili.com/video/BV1Yt421b72L/?share_source=copy_web&vd_source=9afe9aa8941f14077841eea169d5aa6f

由于才疏学浅，基本只能搬运视频讲解的原话
1.单个原子的电子按照能级排布，如图是14号元素硅Si的电子排布模型,3p能级有2个电子，4s能级没有电子（图中画的是空座位）

2.多个原子聚集在一起形成固体时，最外层电子会受到极化，它们不仅来自各自所属的原子核，也来自其他所有原子核。
The outermost electrons now feel the pull not only of their own nucleus, but of all the other nuclei as well.

3.电子的能级发生了偏移，所有最外层电子所在的能级，不再像理想情况下考虑单个原子时都完全相同，而是变成了一系列相距很近又独立的能级，也就是能带（说简单点应该就是，能量在能级的某个误差范围内的，都看作在这同一个能带，能带≈能级±误差）
And as a result, their energy levels shift. So instead of being identical, they become a series of closely spaced but separate energy levels, and (it is) energy band.

4.如图，还是硅Si，下面那一条能带是3p演变来的，包含电子的最高能带，称为“价带”（Valence Band）。
上面那一条对应4s，是下一个空座位能带，称为“导带”（Conduction Band）。

5.半导体
在导体中，价带只被部分填满，这样才有空位置给电子运动（加热时电子会移动到附近空位置，通电时电子会因为电压而定向移动）。
在绝缘体中，价带完全填满，而且价带和导带距离很远（能量差Band Gap很大，电子很难跃迁到导带）。
半导体：价带完全填满，但价带和导带的Band Gap较小，在室温下，有部分电子即可跃迁进入导带。
部分电子进入导带可以流动，而且，这些电子离开价带后，也会导致价带出现红色的空位置，让剩余电子也可以在价带流动。（而且红色的空位置就像是正电荷，朝着与电子相反的方向移动）

纯半导体没有价值，因为虽然说半导体和绝缘体的区别是能量差Band Gap很小，在室温下，有部分电子即可跃迁进入导带，但这个属性，也就是“导电”，并不是它的价值所在。
如果只是为了产生空穴，让电子可以移动，为什么不用导体呢？
而Band Gap小的真正价值在于，当N型半导体和P型半导体连接在一起时，即使没有外加电源，它们内部也会产生电子的移动，组成一个二极管。
首先介绍N型半导体。
1.以掺杂（Doping）的方式向硅Si晶体中加入少量磷P原子。

2.一个磷P原子会带来一个额外的价电子，它不属于价带和导带，但是在仅仅在导带下面一点。
...... just beneath the conduction band.

3.只要少量热能，这些磷P原子带来的价电子就可以跃迁到导带中传导电流，因为这种半导体中能移动的大部分电荷都是带负电的（negative）电子，所以被称为N型（n-type）。
但要注意N型半导体本身是中性的，只是说，能移动的大部分载流子是电子，带负电negative。
（载流子是指在半导体材料中参与电荷传输的粒子，可以是电子或空穴。）
It's just the most of the mobile charge carriers are negative, they are electrons.

接下来是P型半导体
4.向硅Si中掺杂硼B原子，可以得到P型半导体。

5.硼B原子的价电子比硅Si少一个，就会在价带的上方产生空穴。

6.同样只需要少量热能，价带中的电子可以跳入空穴。
而对应地，大部分可以移动的载流子是空穴，带正电positive，所以这种半导体为P型（p-type）。
同样，P型半导体也是中性的。

二极管
1.把P型半导体和N型半导体连在一起，组成二极管。

2.无需外加电源，电子会从N型半导体扩散到P型，并由于在室温下即可越过Band Gap，所以又会落入P型半导体价带上方的空穴中，导致P型半导体略微带负电，而N型半导体略微带负电。
This makes the p-type a little negatively charged, and the n-type a little positively charged.


3.因为电子的移动，在惰性材料的连接部分产生了电场，左边P型是负，右边N型是正，电场方向为从右到左，电子受到的电场力方向也就是从左到右，这与电子自然扩散的方向相反。
也就是说，电子的自然扩散会因为形成电场的场强增大而自我抑制，最终稳定。
而连接部分会产生一个耗尽了移动电荷载流子（mobile charge carriers）的区域，耗尽区（Depletion Region）。
在耗尽区中，导带中没有电子，价带中没有空穴。

不要在意截图里面的耗尽区导带有电子，因为视频是动画，框里面的导带电子最终会因为电场又退出框外，最后这张图应该才是二极管的最终稳定形态。

二极管正反连接
1.反向连接：把右边N极接正电，左边P极接负电。
这样外加的电场方向与形成耗尽区的电场方向一样，结果自然是扩大耗尽区，价带中的空穴只能更加向电源负极（左）移动，而导带中的电子更加向电源正极（右移动），于是不会有载流子通过NP结。

截图中字幕说扩大完毕稳定后的耗尽区电场与电池电场相反（当然大小也相等），导致电流为0。
我花了不少于2小时来想这个问题，试图解释这一句话。
最终我认为，这句话的理解是错误的（已得到大佬室友认证），整个回路里面应该就只有一个总的大电场，就是原本的耗尽区由于外加电源作用扩大后形成的新的稳定电场，而不应该是相互抵消归零。没有电流的原因不是因为电场相反抵消，而是因为没有可用的载流子，应该把反接的二极管看作一个很大的电阻，而不是一个电源。
2.正向连接：把左边P极接正电，右边N极接负电。
外加的电场方向与耗尽区原本的方向相反。
前面已经讲过，NP两种半导体连在一起时，N型中的电子会逐渐流向P型，同时逐渐形成一个电场来抑制电子继续流向P型，最终会形成耗尽区。
而如果外接电源使这个电场减弱，也就削弱了抑制电子流向P型的能力，负负得正，电子可以继续由N型流向P型，正电荷得以从P到N，这正符合电源的正电荷移动方向。

最后说说普通二极管和发光二极管（LED）
在普通的二极管中，当二极管导通时，电子从N型半导体的导带跃迁到P型半导体的价带，会产生热能而不是光能。这是因为大多数普通二极管（如硅二极管）工作在较低的电压和电流下，无法产生足够的能量让电子在跃迁时发射出可见光。只有在特定类型的二极管，如发光二极管（LED），才会通过电子跃迁来产生可见光。LED中使用的半导体材料和结构允许电子在跃迁时释放光能，因此LED可以发光。
在这个视频中，虽然动画都是用硅Si原子来举例，并且紧接着解释说LED的光来自于于电子的能级跃迁，但不要把二者联系在一起，因为常见的LED都不是用硅Si或其化合物来制造的，而是其他元素。

md你是真的工贼

师叔！！！