文档介绍：半导体基础知识什么是半导体半导体的分类PN结二极管三极管MOS什么是半导体什么是半导体导电性能介于导体与绝缘体之间的材料,叫做半导体,例如硅、锗等。典型的半导体是以共价键结合为主的,半导体靠电子或空穴导电。它的导电性一般通过掺入杂质原子取代原来的原子来控制。掺入的原子如果比原来的原子多一个价电子,则产生电子导电;如果掺入的杂质原子比原来的原子少一个价电子,则产生空穴导电。硅的原子结构模型锗的原子结构模型简化模型半导体的分类半导体的分类:本征半导体:没有掺杂完全纯净的半导体。比如硅和锗都是四价元素,其原子核最外层有四个价电子。它们都是由同一种原子构成的“单晶体”,属于本征半导体。点阵结构:每个原子周围有四个相邻的原子,原子之间通过共价键紧密结合在一起。两个相邻原子共用一对电子。半导体的分类半导体的分类:杂质半导体:我们一般谈的半导体都是杂质半导体,杂质半导体就是向本征半导体掺入杂质而形成的。其目的就是使半导体导电能力增强。我们一般使用的杂质半导体分为两种:P型半导体和N型半导体。P型半导体P型半导体:在硅晶体中掺入三价元素硼,硼原子最外层只有3个价电子,当硼原子与周围的硅原子形成共价键时,由于缺少一个价电子而产生一个空位(空位为电中性),这个空位很容易被邻近共价键中的价电子填补。硼原子得到一个电子成为负离子(在晶体中不能移动),失去价电子的共价键中出现一个空穴(带正电),每个硼原子都产生一个空穴,空穴数目大大增加,远远超过自由电子数。这种半导体主要依靠空穴导电,称为空穴型或P型半导体。N型半导体N型半导体:在硅晶体中掺入五价元素磷,磷原子的最外层有5个价电子,当磷原子与周围的硅原子形成共价键时,还多出一个电子,多出的电子不受共价键的束缚,室温下很容易成为自由电子。磷原子失去一个电子成为正离子(在晶体中不能移动),每个磷原子都提供一个自由电子,自由电子数目大大增加,远远超过空穴数。这种半导体主要依靠电子导电,称为电子型或N型半导体PN结PN结:半导体中载流子有扩散运动和漂移运动两种运动方式。扩散运动:如果载流子浓度分布不均匀,因为浓度差,载流子将会从浓度高的区域向浓度低的区域运动,这种运动称为扩散运动。漂移运动:载流子在电场力作用下的定向运动称为漂移运动。采用不同的掺杂工艺,将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上,在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结。PN结具有单向导电性。PN结在P、N半导体结合后,N型区内电子很多空穴很少,P型区内空穴很多电子很少,在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差,这样,一些电子就从N型区向P型区扩散,一些空穴就从P型区到N型区扩散,扩散的结果使P区一边失去空穴,留下带负电的杂质离子,N区的一边失去电子,留下带正电的杂质离子,这些离子不能移动,故不参与导电,这些不能移动的带电离子在P和N区交界面附近,形成一个很薄的空间电荷区,就是所谓的PN结,空间电荷区又称耗尽区。扩散越强,空间电荷区越宽。PN结的形成:红的为电子白的为空穴+&-为杂质离子PN结PN结的形成:出现了空间电荷区以后,由于正负电荷之间的相互作用,在空间电荷区形成了一个内电场,方向是从带正电的N区指向带负电的P区。这个电场的方向与多子扩散的方向相反,此电场阻止多子扩散。另一方面,这个电场将使N区的少子空穴向P区漂移,使P区的少子电子向N区漂移,漂移运动的方向正好与扩散运动的方向相反。从N区漂移到P区的空穴补充了原来交界面上P区所失去的空穴,从P区漂移到N区的电子补充了原来交界面上N区失去的电子,这就使空间电荷减少,因此,漂移运动的结果使空间电荷区变窄。当漂移运动达到和扩散运动相等时,PN结便处于动态平衡状态。PN结PN结单向导电性—正向导通:当PN结外加电压V1,其正端接P区,负端接N区时,外加电场与PN结内电场方向相反,在这个外加电场作用下,PN结的平衡状态被打破,P区中的空穴和N区中的电子都要向PN结移动,当空穴进入PN结后,和原来的一部分负离子中和,使P区的空间电荷数减少。同样的,当电子进入PN结时,中和了部分正离子,使N区的空间电荷数量减小,使PN结变窄,即耗尽层变薄,这时耗尽层中载流子增加,因而电阻减小。越来越窄最终载流子很多能通过,形成扩散电流(此时,由少数载流子形成的的漂移电流,数值很小,可以忽略),这时PN结内的电流由起支配地位的扩散电流所决定。