文档介绍：武汉大学物理科学与技术学院第一章半导体器件的特性武汉大学物理科学与技术学院§ PN 结本征半导体的导电特性?导体: ?<=10 -4 , 如:铜,银,铝等低价金属?绝缘体: ?>=10 9 , 如:惰性气体、橡胶等?半导体: 导电性介于导体与绝缘体之间, 可调控( 电场、掺杂、光照) 。如硅( Si ),锗(Ge) ,***化镓(GaAs) 等。?本征半导体:纯净的( 不含杂质) 的且( 晶格) 结构完整的半导体晶体。?在近代电子学中,用得最多的半导体是硅和锗,它们都是四价元素,原子最外层有 4 个价电子。武汉大学物理科学与技术学院 14 ? 32 ? 4 ? 4 ?惯性核价电子硅锗武汉大学物理科学与技术学院?室温下,由于热能作用,共价键中的电子获得能量,一部分电子克服共价键的束缚成为自由电子。?同时,原共价键处留下一个空位,称为空穴。?自由电子和空穴在运动中相遇时会结合消失,称为复合。 Si - - - - - - - - - - - - Si Si Si - - - + - Si Si Si Si - - - - - - - - - - - - - - - - - + 武汉大学物理科学与技术学院?自由电子和空穴都能在电场的作用下移动形成电流,因而称为载流子。空穴可以等价为带正电的空穴载流子。?室温附近,每升高 8 摄氏度,载流子浓度增加一倍。+ - + + + + + + + - - - - - - - - Si Si Si Si Si Si Si Si - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + - - + 武汉大学物理科学与技术学院掺杂半导体的导电特性本征半导体中掺入微量其他元素原子(杂质), 杂质半导体。 N 型半导体( Negatively charged Semiconductor) , 5 价元素磷 P 型半导体( Positively charged Semiconductor) , 3 价元素硼- - - - - - - - - - Si - - 1 2 3 4 P Si Si - - - - - - - - - - - - - Si - - 1 2 3 B Si Si - - - 5 - + ‐- + 武汉大学物理科学与技术学院 N 型半导体?掺入微量的 5 价元素(磷,***,锑等) ?杂质原子提供一个 1 个多余电子?被称为施主杂质?固定正电荷(掺杂) P 型半导体?掺入微量的 3 价元素(硼,铝等) ?杂质原子提供一个 1 个空穴?被称为受主杂质?固定负电荷(掺杂) 思考: 本征半导体, N 掺杂之后,空穴比未加杂质时多了?少了?为什么? 武汉大学物理科学与技术学院 N 型半导体?电子为多数载流子(掺杂+ 热激发) ?空穴为少数载流子(热激发) 施主 P + P + P + P + P + P + P + P + P + P + ‐+ ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐热激发 N ‐type silicon 武汉大学物理科学与技术学院 P 型半导体?空穴为多数载流子(掺杂+ 热激发) ?电子为少数载流子(热激发) P ‐type silicon 受主 B ‐ B ‐ B ‐ B ‐ B ‐ B ‐ B ‐ B ‐ B ‐ B ‐‐+ 热激发+ + + + + + + + + + 掺杂对半导体导电能力影响很大,掺入 % 的杂质,载流子浓度将增加 10000 倍。武汉大学物理科学与技术学院 PN结的形成扩散运动: 由于浓度差而产生的载流子的运动。扩散电流 1 2 n 1 n 2 < n 1 - - - - - - - - - - - - - - - - - -