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課題:PN結(jié)及其單向?qū)щ娦园雽?dǎo)體及其導(dǎo)電機(jī)理半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性:(可做成溫度敏感元件,如熱敏電阻)。摻雜性:在純凈的半導(dǎo)體中摻入適量雜質(zhì),其導(dǎo)電能力明顯改變(可做成各種不同用途的半導(dǎo)體器件,如二極管、三極管和晶閘管等)。光敏性:當(dāng)受到光照時(shí),導(dǎo)電能力明顯變化(可做成各種光敏元件,如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等)。熱敏性:環(huán)境溫度發(fā)生改變時(shí),導(dǎo)電能力顯著變化。半導(dǎo)體:導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。半導(dǎo)體及其導(dǎo)電機(jī)理
完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體,稱為本征半導(dǎo)體。硅單晶中的共價(jià)健結(jié)構(gòu)共價(jià)健共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子,稱為價(jià)電子。
Si
Si
Si
Si價(jià)電子1.本征半導(dǎo)體常用半導(dǎo)體材料四價(jià)元素硅和鍺共價(jià)健結(jié)構(gòu)
Si
Si
Si
Si價(jià)電子
價(jià)電子在獲得一定能量(溫度升高或受光照)后,即可掙脫原子核的束縛,成為自由電子(帶負(fù)電),同時(shí)共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位,稱為空穴(帶正電)。2.本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)??昭?/p>
溫度愈高,掙脫出來的自由電子數(shù)量就越多。自由電子
在外電場(chǎng)的作用下,空穴吸引相鄰原子的價(jià)電子來填補(bǔ),而在該原子中出現(xiàn)一個(gè)空穴,其結(jié)果相當(dāng)于空穴的運(yùn)動(dòng)(相當(dāng)于正電荷的移動(dòng))。半導(dǎo)體及其導(dǎo)電機(jī)理
當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電壓時(shí),在半導(dǎo)體中將出現(xiàn)兩部分電流
自由電子作定向運(yùn)動(dòng)
電子電流
價(jià)電子遞補(bǔ)空穴
空穴電流自由電子和空穴都稱為載流子。自由電子和空穴成對(duì)地產(chǎn)生的同時(shí),又不斷復(fù)合。在一定溫度下,載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,半導(dǎo)體中載流子便維持一定的數(shù)目。半導(dǎo)體及其導(dǎo)電機(jī)理溫度對(duì)半導(dǎo)體器件性能影響很大。
溫度愈高,載流子的數(shù)目愈多,半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能也就愈好。
摻雜后自由電子數(shù)目大量增加,自由電子導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式,稱為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體。摻入五價(jià)元素
Si
Si
Si
Sip+多余電子磷原子在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€(gè)電子變?yōu)檎x子
在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)(某種元素),形成雜質(zhì)半導(dǎo)體。
在N
型半導(dǎo)體中自由電子是多數(shù)載流子,空穴是少數(shù)載流子。雜質(zhì)半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體
摻雜后空穴數(shù)目大量增加,空穴導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式,稱為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。摻入三價(jià)元素
Si
Si
Si
Si
在P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子,自由電子是少數(shù)載流子。B–硼原子接受一個(gè)電子變?yōu)樨?fù)離子空穴無論N型或P型半導(dǎo)體都是中性的,對(duì)外不顯電性。雜質(zhì)半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體
擴(kuò)散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬。內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng),漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng),而漂移使空間電荷區(qū)變薄。PN結(jié)及其單向?qū)щ娦訮N結(jié)的形成多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)濃度差P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體空間電荷區(qū)就是PN結(jié)
擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,空間電荷區(qū)的厚度不變。----------------++++++++++++++++++++++++--------形成空間電荷區(qū)PN結(jié)加正向電壓(正向偏置)PN結(jié)變窄P接正、N接負(fù)外電場(chǎng)IF
內(nèi)電場(chǎng)被削弱,多子的擴(kuò)散加強(qiáng),形成較大的擴(kuò)散電流。
PN結(jié)加正向電壓時(shí),PN結(jié)變窄,正向電流較大,正向電阻較小,PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。內(nèi)電場(chǎng)PN------------------+++++++++++++++++++–PN結(jié)及其單向?qū)щ娦訮N結(jié)變寬PN結(jié)加反向電壓(反向偏置)外電場(chǎng)
內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng),少子的漂移加強(qiáng),由于少子數(shù)量很少,形成很小的反向電流。IRP接負(fù)、N接正溫度越高,少子數(shù)目越多,反向電流越大。–+PN結(jié)加反向電壓時(shí),PN結(jié)變寬,反向電流較小,反向電阻較大,PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。內(nèi)電場(chǎng)PN+
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