半導(dǎo)體基本知識76109

1、 2.1 半導(dǎo)體的基本知識 2.2 PN結(jié)的形成及特性 2.3 半導(dǎo)體二極管第二章 半導(dǎo)體二極管及其基本電路 2.5 特殊二極管 2.4 二極管基本電路1 1. 半導(dǎo)體材料2.1 半導(dǎo)體的基本知識 半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體、絕緣體之間，其導(dǎo)電性能還有其獨特的特點。常用的半導(dǎo)體材料有： 元素半導(dǎo)體：硅（Si）和鍺（Ge） 化合物半導(dǎo)體：砷化鎵（GaAs）等 導(dǎo)體 純 凈（本征）半導(dǎo)體 物質(zhì)分類 半導(dǎo)體（導(dǎo)電能力） 絕緣體 雜質(zhì)半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。22. 半導(dǎo)體共價鍵結(jié)構(gòu)（硅） 硅和鍺是四價元素，在原子最外層軌道上的四個電子稱為價電子。它們分別與周圍

2、的四個原子的價電子形成共價鍵。共價鍵中的價電子為這些原子所共有，并為它們所束縛，在空間形成排列有序的晶體。(a) 硅晶體的空間排列(b) 共價鍵結(jié)構(gòu)平面示意圖+4+4+4+4+4+4+4+4+433.本征激發(fā) 當半導(dǎo)體處于熱力學(xué)溫度0K時，其中只有束縛電子。當溫度升高或受到光的照射時，價電子能量增高，有的價電子可以掙脫原子核的束縛，而參與導(dǎo)電，成為自由電子。這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)，也稱熱激發(fā)。 自由電子產(chǎn)生的同時，在其原來的共價鍵中就出現(xiàn)了一個空位，原子的電中性被破壞，呈現(xiàn)出正電性，其正電量與電子的負電量相等，人們常稱呈現(xiàn)正電性的這個空位為空穴。本征激發(fā)4 自由電子和空穴都稱為載流子，自由電子的

3、定向運動形成了電子電流，空穴的定向運動也可形成空穴電流，它們的方向相反。只不過空穴的運動是靠相鄰共價鍵中的價電子依次充填空穴來實現(xiàn)的。電子空穴移動5二.雜質(zhì)半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)，可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質(zhì)主要是三價或五價元素。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。 1. N型半導(dǎo)體 N型半導(dǎo)體中摻入5價元素(磷P). 多數(shù)載流子(多子)是電子，主要由摻雜形成；少數(shù)載流子(少子)是空穴，由熱激發(fā)形成。62. P型半導(dǎo)體 P型半導(dǎo)體中摻入3價元素(硼B(yǎng)).多子是空穴，主要由摻雜形成；少子是電子,由熱激發(fā)形成。N型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)簡圖P型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)簡圖 應(yīng)該注意到，半導(dǎo)體中的正負電荷是相等的，因此保持電中性。7 3. 雜質(zhì)對半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響 摻入雜質(zhì)對本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性有很大的影響，一些典型的數(shù)據(jù)如下: T=300 K室溫下,本征硅的電子和空穴濃度: n = p =1.41010/cm31 本征硅的原子濃度: 4.961022/cm3 3以上三個濃度基本上依次相差106/cm3 。 2摻雜后 N 型半導(dǎo)體中的自由電子濃度: n=51016/cm38 本征半導(dǎo)體、雜質(zhì)