文档介绍：第一章常用半导体器件
10学时
第一章常用半导体器件
§ 半导体基础知识
§ 半导体二极管
§ 晶体三极管
§ 场效应管
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§1 半导体基础知识
一、本征半导体
二、杂质半导体
三、PN结的形成及其单向导电性
四、PN结的电容效应
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一、本征半导体
导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。
本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。
1、什么是半导体?什么是本征半导体?
导体--铁、铝、铜等金属元素等低价元素,其最外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动,形成电流。
绝缘体--惰性气体、橡胶等,其原子的最外层电子受原子核的束缚力很强,只有在外电场强到相当程度时才可能导电。
半导体--硅(Si)、锗(Ge),均为四价元素,它们原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。
无杂质
稳定的结构
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2、本征半导体的结构
由于热运动,具有足够能量的价电子挣脱共价键的束缚而成为自由电子
自由电子的游离使共价键中留有一个空位置,称为空穴
自由电子与空穴相碰同时消失,称为复合。
共价键
一定温度下,自由电子与空穴对的浓度一定;温度升高,热运动加剧,挣脱共价键的电子增多,自由电子与空穴对的浓度加大。
动态平衡
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两种载流子
外加电场时,带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电,且运动方向相反。由于载流子数目很少,故本征半导体导电性很差。
为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体?
3、本征半导体中的两种载流子
运载电荷的粒子称为载流子。
温度升高,热运动加剧,载流子浓度增大,导电性增强。
热力学温度0K时不导电。
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二、杂质半导体 1. N型半导体
磷(P)
杂质半导体主要靠多数载流子导电。掺入杂质越多,多子浓度越高,导电性越强,实现导电性可控。
多数载流子
空穴比未加杂质时的数目多了?少了?为什么?
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2. P型半导体
硼(B)
多数载流子
P型半导体主要靠空穴导电,掺入杂质越多,空穴浓度越高,导电性越强,
在杂质半导体中,温度变化时,载流子的数目变化吗?少子与多子变化的数目相同吗?少子与多子浓度的变化相同吗?
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三、PN结的形成及其单向导电性
物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气体、液体、固体均有之。
扩散运动
P区空穴浓度远高于N区。
N区自由电子浓度远高于P区。
扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面N区的自由电子浓度降低,产生内电场。
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PN 结的形成
因电场作用所产生的运动称为漂移运动。
参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同,达到动态平衡,就形成了PN结。
漂移运动
由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子,形成内电场,从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P区、自由电子从P区向N 区运动。
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