半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識

(2)本征半導(dǎo)體:

純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。(1)半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。大多數(shù)半導(dǎo)體器件所用的主要材料是硅（Si）和鍺（Ge）。半導(dǎo)體原子結(jié)構(gòu)1.1.1本征半導(dǎo)體1.本征半導(dǎo)體及共價鍵1晶體結(jié)構(gòu)示意圖(3)共價鍵相鄰的兩個原子各有一個價電子在同一軌道上，形成共有的一對價電子。這樣組合稱為共價鍵。共價鍵中的電子受原子核的吸引力很強(qiáng)，稱為束縛電子。絕對零度即T=0K，或無外界激發(fā)時，半導(dǎo)體不能導(dǎo)電而成為絕緣體。22.本征半導(dǎo)體中的兩種載流子(1)本征激發(fā)

共價鍵T=0K無載流子束縛價電子

部分價電子自由電子光、熱作用擺脫共價鍵{獲得足夠能量空位—稱空穴本征激發(fā)：指半導(dǎo)體在加熱或光照作用下，產(chǎn)生電子—空穴對的現(xiàn)象。3本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴4(2)載流子

電場作用自由電子定向運(yùn)動形成電子電流

電場作用空穴填補(bǔ)空穴的價電子作定向運(yùn)動形成空穴電流電流方向相同兩種載流子：帶負(fù)電荷的自由電子電場電子電流，極性相反帶正電荷的空穴電場空穴電流，運(yùn)動方向相反53.本征半導(dǎo)體中載流子的濃度復(fù)合：運(yùn)動中的電子重新被共價鍵束縛起來，電子空穴對消失。

本征半導(dǎo)體特點(diǎn)：

一是：導(dǎo)電能力弱二是：熱不穩(wěn)定性熱敏元件、光敏元件本征激發(fā)T一定復(fù)合動態(tài)平衡ni=pi=K1T3/2e-EGO/(2kT)61.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體1.N型半導(dǎo)體

在本征半導(dǎo)體中摻入少量五價元素原子，稱為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體。多數(shù)載流子：電子少數(shù)載流子：空穴

n>>p在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)元素，成為雜質(zhì)半導(dǎo)體。7在本征半導(dǎo)體中摻入少量三價元素原子，稱為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。多數(shù)載流子：空穴少數(shù)載流子：電子p>>n2.P型半導(dǎo)體8

將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上，在它們的交界面就形成PN結(jié)。1.PN結(jié)的形成：漂移運(yùn)動：載流子在電場作用下的定向運(yùn)動。擴(kuò)散運(yùn)動：濃度差引起的非平衡載流子的運(yùn)動。載流子的兩種運(yùn)動1.1.3PN結(jié)9

多子擴(kuò)散形成空間電荷區(qū)建立內(nèi)電場少子漂移

方向相反動態(tài)平衡Ij=0PN結(jié)內(nèi)電場的形成102.PN結(jié)的單向?qū)щ娦?1)PN結(jié)外加正向電壓時處于導(dǎo)通狀態(tài)

外電場與內(nèi)電場的方向相反，空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場被削弱，多子擴(kuò)散得到加強(qiáng)，少子漂移將被削弱，擴(kuò)散電流大大超過漂移電流，最后形成較大的正向電流。

11(2)PN結(jié)外加反向電壓時處于截止?fàn)顟B(tài)

外電場與內(nèi)電場方向一致，空間電荷區(qū)變寬內(nèi)電場增強(qiáng)，不利于多子的擴(kuò)散，有利于少子的漂移。在電路中形成了基于少子漂移的反向電流。由于少子數(shù)量很少，因此反向電流很小。結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?，即正偏?dǎo)通，反偏截止。12(1)PN結(jié)的電流方程令:

uT=kT/q

稱溫度電壓當(dāng)量T=300K時，uT=26mV

3.PN結(jié)的伏安特性13(2)PN結(jié)的正向伏安特性u>0，正向特性:u>>UT,指數(shù)特性u<0，反向特性:u<<-UT，i≈-IS

u<UBR，擊穿特性:齊納擊穿、雪崩