文档介绍：第一章半导体器件
§ 半导体的基本知识
§ PN 结及半导体二极管
§ 特殊二极管
§ 半导体三极管
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§ 半导体的基本知识
一、导体、半导体和绝缘体
自然界中很容易导电的物质称为导体,金属一般都是导体。
有的物质几乎不导电,称为绝缘体,如橡皮、陶瓷、塑料和石英。
另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间,称为半导体,如锗、硅、***化镓和一些硫化物、氧化物等。
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半导体的导电机理不同于其它物质,所以它具有不同于其它物质的特点。比如:
当受外界热和光的作用时,它的导电能力明显变化。
往纯净的半导体中掺入某些杂质,会使它的导电能力明显改变。
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二、本征半导体
现代电子学中,用的最多的半导体是硅和锗,它们的最外层电子(价电子)都是四个。
Ge
Si
4
通过一定的工艺过程,可以将半导体制成晶体。
完全纯净的、结构完整的半导体晶体,称为本征半导体。
在硅和锗晶体中,原子按四角形系统组成晶体点阵,每个原子都处在正四面体的中心,而四个其它原子位于四面体的顶点,每个原子与其相临的原子之间形成共价键,共用一对价电子。
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硅和锗的晶体结构
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硅和锗的共价键结构
共价键共
用电子对
+4
+4
+4
+4
+4表示除去价电子后的原子
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共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中,称为束缚电子,常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子,因此本征半导体中的自由电子很少,所以本征半导体的导电能力很弱。
形成共价键后,每个原子的最外层电子是八个,构成稳定结构。
共价键有很强的结合力,使原子规则排列,形成晶体。
+4
+4
+4
+4
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本征半导体的导电机理
在绝对0度(T=0K)和没有外界激发时,价电子完全被共价键束缚着,本征半导体中没有可以运动的带电粒子(即载流子),它的导电能力为0,相当于绝缘体。
在常温下,由于热激发,使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚,成为自由电子,同时共价键上留下一个空位,称为空穴。
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+4
+4
+4
+4
本征半导体的导电机理
自由电子
空穴
束缚电子
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