晶體管基礎(chǔ)知識教學(xué)課件

第二節(jié)晶體管的基礎(chǔ)知識4二、半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知遲二、晶體二極管三、晶體三極管半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識P倒四行物體根據(jù)導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱可分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體三大類。凡容易導(dǎo)電的物質(zhì)(如金、銀、銅、鋁、鐵等金屬物質(zhì))稱為導(dǎo)體;不容易導(dǎo)電的物質(zhì)(如玻璃、橡膠、塑料、陶瓷等)稱為絕絲體;導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)(如硅、鍺、硒等)稱為率導(dǎo)缽。半導(dǎo)體之所以得到廣泛的應(yīng)用,是因?yàn)樗哂袩崦粜?、光敏性、摻雜性等特殊性能。PN結(jié)1、P型、N型半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體是一種純凈的半導(dǎo)體晶體。常用的半導(dǎo)體材料是單晶硅(Si)和單晶鍺(Ge)。半導(dǎo)體硅和鍺都是4價(jià)元素,其原子結(jié)構(gòu)如圖1(a),(b)所示。價(jià)電子電子軌道慣性核價(jià)電子原子核圖1:半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu)示意圖(a)硅原子;(b)鍺原子;(c)簡化模型本征半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。由圖2可見,各原子間整齊而有規(guī)則地排列著,使每個(gè)原子的4個(gè)價(jià)電子不僅受所屬原子核的吸引,而且還受相鄰4個(gè)原子核的吸引,每一個(gè)價(jià)電子都為相鄰原子核所共用,形成了穩(wěn)定的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。每個(gè)原予核最外層等效有8個(gè)價(jià)電子,由于價(jià)電子不易掙脫原子核束縛而成為自由電子,因此,本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力較差。共價(jià)鍵價(jià)電子圖2單晶硅的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)但是,如果能叢外界獲得一定的能量(如光照、溫升等),有些價(jià)電子就會掙脫共價(jià)鍵的束縛而成為自由電子,在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位,稱為“空穴”空穴的出現(xiàn)使相鄰原子的價(jià)電子離開它所在的共價(jià)鍵來填補(bǔ)這個(gè)空穴,同時(shí),這個(gè)共價(jià)鍵又產(chǎn)生了一個(gè)新的空穴。這個(gè)空穴也會被相鄰的價(jià)電子填補(bǔ)而產(chǎn)生新的空穴,這種電子填補(bǔ)空穴的運(yùn)動相當(dāng)于帶正電荷的空穴在運(yùn)動,并把空穴看成一種帶正電荷的載流子?？昭ㄔ蕉?半導(dǎo)體的載流子數(shù)目就越多,因此形成的電流就越大。在本征半導(dǎo)體中,空穴與電子是成對出視的,稱為電子一空穴對。其自由電子和空穴數(shù)目總是相等的。本征半導(dǎo)體在溫度升高時(shí)產(chǎn)生電子一空穴對的現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。溫度越高,產(chǎn)生的電子一空穴對數(shù)目就越多,這就是半導(dǎo)體的熱敏性。在半導(dǎo)體中存在著自由電子和空穴兩種載流子,而導(dǎo)體中只有自由電子這一種載流子,這是半導(dǎo)體與導(dǎo)體的不同之處。在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)元素,就會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著改變。根據(jù)摻入雜質(zhì)元素的性質(zhì)不同,雜質(zhì)半導(dǎo)體可分為P型半導(dǎo)體和N型率導(dǎo)體兩大類①P型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體是在本征半導(dǎo)體硅(或鍺)中摻入微量的3價(jià)元素(如硼、銦等)而形成的。因雜質(zhì)原子只有3個(gè)價(jià)電子,它與周圍硅原子組成共價(jià)鍵時(shí),缺少1個(gè)電子,因此在晶體中便產(chǎn)生一個(gè)空穴,當(dāng)相鄰共價(jià)鍵上的電子受熱激發(fā)獲得能量時(shí),就有可能填補(bǔ)這個(gè)空穴,使硼原子成為不能移動的負(fù)離子,而原來硅原子的共價(jià)鍵因缺少了一個(gè)電子,便形成了穴,使得整個(gè)率導(dǎo)體仍呈中性,如圖3所示。綜上所述,在摻入雜質(zhì)后,載流子的數(shù)目都有相當(dāng)程度的增加。因而對半