第一章 常用半导体器件.ppt

文档介绍：第一章常用半导体器件
半导体器件基础
本征半导体
一、半导体
导体
绝缘体
半导体:硅(Si)
锗(Ge)
二、本征半导体
的晶体结构

三、本征半导体中的两种载流子
载流子:
自由电子
空穴

四、本征半导体中载流子的浓度
本征激发、复合、动态平衡
ni、pi:自由电子与空穴浓度( );
T:热力学温度;
k:玻尔兹曼常数( );
EGO:热力学零度时破坏共价键所需的能量;
K1:与半导体材料载流子有效质量、有效能
级密度有关的常量。
在常温下,即T=300K时,硅材料的本
征载流子浓度
锗材料的本征载流子浓度
杂质半导体
一、N型半导体
纯净硅晶体中掺入
五价元素(如磷),使
之取代晶格中硅原子的
位置。杂质原子提供电
子,所以称之为施主原
子。自由电子为多数载
流子,空穴为少数载流
子,简称多子和少子。

二、P型半导体
纯净硅晶体中掺入
三价元素(如硼),使
之取代晶格中硅原子的
位置。杂质原子提供空
穴,所以称之为受主原
子。空穴为多数载流子,
自由电子为少数载流子,
简称多子和少子。

PN结
一、 PN结的形成

浓度差—扩散运动
复合—空间电荷区
内电场—漂移运动
多子扩散=少子漂移
达到动态平衡,形成
PN结。
在空间电荷区内自
由电子和空穴都很少,
所以称为耗尽层。
二、PN结的单向导电性
1、外加正向电压时PN结处于导通状态

PN结处于正向偏置。外电场将多数载流子推向空间电荷区,使其变窄,削弱了内电场,破坏了原来的平衡,使扩散运动加剧,漂移运动
减弱。由于电源的作用,扩散运动将源源不断地进行,从而形成正向电流,PN结导通。因为PN结正向导通电压只有零点几伏,所以在回路中串联电阻以限制电流。
2、外加反向电压时PN 处于截止状态
PN结处于反向偏置状
态。外电场使空间电荷区
变宽,加强了内电场,阻
止扩散运动的进行,加剧
漂移运动的进行,形成反
向电流,也称为漂移电流。
因为少子的数目极少,即
使都参与漂移,反向电流
也非常小,认为PN结处于
截止状态。

三、PN结的电流方程
IS:反向饱和电流;
q:电子的电量;
k:玻尔兹曼常数;
T:热力学温度。
;
将式中的kT/q用UT取代,则得
四、PN结的伏安特性

u>0,称为正向特性;
u<0,称为反向特性;
当反向电压大于U(BR)
后,反向电流急剧增加,称 为反向击穿。
在高掺杂情况下,耗尽 层很窄,不大的反向电压可 在耗尽层产生很大的电场,  直接破坏共价键,产生电子-空穴对,称为齐纳击穿;如果掺杂浓度较低,当反向电压较大时,耗尽层的电场使少子加快漂移速度,把价电子撞出共价键,产生电子-空穴对,又撞出价电子,称为雪崩击穿。在击穿时,若不限制电流,则会造成永久性损坏。