文档介绍：§1 半导体的基本知识
§ PN结
导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体,半导体器件中用的最多的是硅和锗。
半导体的特点:
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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§ 本征半导体
一、本征半导体的结构特点
Ge
Si
通过一定的工艺过程,可以将半导体制成晶体。
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。
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本征半导体——化学成分纯净的半导体。
%,常称为“九个9”。
它在物理结构上呈单晶体形态。
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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
4
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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二、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,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。
、自由电子和空穴
这一现象称为本征激发,也称热激发。
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可见因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的,称为电子空穴对。游离的部分自由电子也可能回到空穴中去,称为复合,如图所示。
本征激发和复合在一定温度下会达到
动态平衡。
本征激发和复合的过程
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+4
+4
+4
+4
在其它力的作用下,空穴吸引附近的电子来填补,这样的结果相当于空穴的迁移,而空穴的迁移相当于正电荷的移动,因此可以认为空穴是载流子。
本征半导体中存在数量相等的两种载流子,即自由电子和空穴。
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温度越高,载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强,温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素,这是半导体的一大特点。
本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
本征半导体中电流由两部分组成:
1. 自由电子移动产生的电流。
2. 空穴移动产生的电流。
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§ 杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量的杂质,就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。
P 型半导体:空穴浓度大大增加的杂质半导体,也称为(空穴半导体)。
N 型半导体:自由电子浓度大大增加的杂质半导体,也称为(电子半导体)。
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