文档介绍：半导体的特性

本章目录
半导体二极管

双极性三极管

场效应管三极管

第一章半导体器件
掌握:掌握PN结的单向导电性;掌握半导体器件它们的特性和主要参数。
理解:理解普通二极管、稳压二极管、晶体管和场效应管的工作原理。
了解:本征半导体、杂质半导体和PN结的形成。
重点:PN结的单向导电性与各种电子器件的主要特性及主要参数。
难点:各种电子器件的主要特性。
导体:电阻率< 10-4 · cm 的物质。如铜、银、铝等金属材料。
绝缘体:电阻率> 109 · cm 物质。如橡胶、塑料等。
半导体:导电性能介于导体和半导体之间的物质。大多数半导体器件所用的主要材料是硅(Si)和锗(Ge)。
根据导电能力(电阻率)的不同,物质可分为来划分导体、绝缘体和半导体。
半导体的特性
(可做成温度敏感元件,如热敏电阻)。
掺杂性:往纯净的半导体中掺入某些杂质,导电
能力明显改变(可做成各种不同用途的半导
体器件,如二极管、三极管和晶闸管等)。
光敏性:当受到光照时,导电能力明显变化(可做
成各种光敏元件,如光敏电阻、光敏二极
管、光敏三极管等)。
热敏性:当环境温度升高时,导电能力显著增强
图硅原子结构
(a)硅的原子结构图
最外层电子称价电子
价电子
锗原子也是 4 价元素
4 价元素的原子常常用+ 4 电荷的正离子和周围 4个价电子表示。
+4
(b)简化模型
半导体导电性能是由其原子结构决定的。
本征半导体
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结构的半导体称为本征半导体。
将硅或锗材料提纯便形成单晶体,它的原子结构为共价键结构。
价电子
共价键
图单晶体中的共价键结构
当温度 T = 0 K(热力学温度) 时,半导体不导电,如同绝缘体。
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
将有少数价电子克服共价键的束缚成为自由电子,
在原来的共价键中留下一个空位,成为空穴。
空穴可看成带正电的载流子。
自由电子
空穴
载流子:运载电荷的粒子。
自由电子(带负电)
空穴(带正电)
复合
若 T ,
本征激发
(1)本征半导体中,自由电子和空穴总是成对出现,称为电子- 空穴对。
(2)由于物质的运动,自由电子和空穴不断的产生又不断的复合。在一定的温度下,产生与复合运动会达到平衡,载流子的浓度就一定了。
(3)载流子的浓度与温度密切相关,它随着温度的升高,基本按指数规律增加。
常温下,本征半导体导电能力差。
本征半导体相关结论:
自由电子和空穴的浓度相等。
杂质半导体
杂质半导体有两种
N 型半导体
P 型半导体
一、 N 型半导体
在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素,如磷、锑、砷等,即构成 N 型半导体(或称电子型半导体)。
常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+5
自由电子
施主原子
图 N 型半导体的晶体结构
多数载流子——自由电子
少数载流子——空穴
N型半导体的表示方法
自由电子浓度远大于空穴的浓度