文档介绍：第一章常用半导体器件
半导体基础知识
半导体二极管
半导体三极管
场效应管
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习题解答
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一、半导体及其导电特性
在物理学中。根据材料的导电能力,可以将他们划分导体、绝缘体和半导体。
典型的半导体是硅Si和锗Ge,它们都是4价元素。
硅原子
锗原子
硅和锗最外层轨道上的四个电子称为价电子。
半导体基础知识
本征半导体的共价键结构
束缚电子
在绝对温度T=0K时,所有的价电子都被共价键紧紧束缚在共价键中,不会成为自由电子,因此本征半导体的导电能力很弱,接近绝缘体。
(一)本征半导体
本征半导体——化学成分纯净的半导体晶体。
%,常称为“九个9”。
这一现象称为本征激发,也称热激发。
当温度升高或受到光的照射时,束缚电子能量增高,有的电子可以挣脱原子核的束缚,而参与导电,成为自由电子。
自由电子
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
空穴
自由电子产生的同时,在其原来的共价键中就出现了一个空位,称为空穴。
在热力学温度零度和没有外界激发时,本征半导体不导电。
把纯净的没有结构缺陷的半导体单晶
称为本征半导体。
它是共价键结构。
本征半导体的共价键结构
硅原子
价电子
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
(二) 杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半导体称为杂质半导体。
1. N型半导体
在本征半导体中掺入五价杂质元素,例如磷,砷等,称为N型半导体。
N型半导体
多余电子
磷原子
硅原子
多数载流子——自由电子
少数载流子——空穴
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
N型半导体
施主离子
自由电子
电子空穴对
在硅或锗的晶体中掺入少量的五价元素,如磷,则形成N型半导体。
在本征半导体中掺入三价杂质元素,如硼、镓等。
空穴
硼原子
硅原子
多数载流子——空穴
少数载流子——自由电子
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P型半导体
受主离子
空穴
电子空穴对
2. P型半导体
杂质半导体的示意图
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
N型半导体
多子—电子
少子—空穴
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P型半导体
多子—空穴
少子—电子
少子浓度——与温度有关
多子浓度——与温度无关
二、 PN 结
(一) PN 结的形成
内电场E
多子扩散电流
少子漂移电流
耗尽层
用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上,形成 P型半导体区域和N型半导体区域,在这两个区域的交界处就形成了一个PN 结。