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，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動形成電子電流

電場作用空穴填補空穴的價電子作定向運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，運動方向相反53.本征半導(dǎo)體中載流子的濃度復(fù)合：運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：

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：漂移運動：載流子在電場作用下的定向運動。擴散運動：濃度差引起的非平衡載流子的運動。載流子的兩種運動1.1.3PN結(jié)9

多子擴散形成空間電荷區(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，多子擴散得到加強，少子漂移將被削弱，擴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，不利于多子的擴散，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