1 / 26
文档名称:

半导体工作原理.ppt

格式:ppt   页数:26页
下载后只包含 1 个 PPT 格式的文档,没有任何的图纸或源代码,查看文件列表

如果您已付费下载过本站文档,您可以点这里二次下载

分享

预览

半导体工作原理.ppt

上传人:xxj16588 2016/7/13 文件大小:0 KB

下载得到文件列表

半导体工作原理.ppt

相关文档

文档介绍

文档介绍:1 电力电子技术与应用第一章电力电子器件半导体器件的工作原理电力电子器件介绍 2 电力电子技术与应用 1 半导体的工作原理不同元素原子核外电子的数目不同—元素周期表含有多个核外电子的原子中,电子运动的主要区域离核有远有近,在离核较近的区域运动的电子能量较低,在离核较远的区域运动的电子能量较高,即电子在原子核外的分层排列的,把核外电子运动的不同区域看成不同的电子层,各电子层由内向外的序数 n依次为 1、2、3、…,分别称为 K、L、M、N、O、…电子层。 原子核外电子排布例如,钠原子核外有 11 个电子,分别处于 K、L、M 电子层中,排布在最外层的 1个电子能量最高 Na3 电力电子技术与应用半导体工作原理 13Al( 铝) 14Si( 硅) 15P( 磷) 10Ne( 氖) 科学研究证明:核外电子总是从能量最低的 K层开始向外排列,而且各层能容纳的电子数为 2n2 ,而且最外电子层最多只能容纳 8个电子,若 K层为最外层是,最多只能容纳 2个电子。氖的最外电子层已经填满,形成稳定结构。价电子三价元素四价元素五价元素惯性核 4 电力电子技术与应用化学键:物质中直接相邻的原子或离子之间存在的强烈的相互作用力。(1) 离子键:活泼的金属和活泼的非金属化合时,金属容易失去最外层的电子形成阳离子,非金属容易结合电子形成阴离子,它们之间可以通过电子转移,分别形成阳离子和阴离子,这样许多的阴、阳离子通过静电作用形成离子化合物→使带相反电荷的阴、阳离子结合的互相作用力——离子键。 Na + Cl- 半导体工作原理 Na Cl 5 电力电子技术与应用(2) 共价键:两种非金属相互化合时,原子间共用最外层的电子形成共用电子对以达到稳定的电子层结构,共用电子对同时受到两个原子核的吸引→原子间通过共用电子对所形成的强烈的互相作用力——共价键。 14Si( 硅) SiO2( 二氧化硅) 8O( 氧) 共价键半导体工作原理 6 电力电子技术与应用 本征半导体 32 Ge( 锗) 14 Si( 硅) 硅和锗都是晶体,它们的原子都是有规则地排列着,并通过由价电子组成的共价键把相邻的原子牢固地联系在一起。硅和锗中的每个原子均和相邻四个原子构成四个共价键。整块晶体内部晶格排列完全一致的晶体称为单晶。硅和锗的单晶称为本征半导体,它们是制造半导体器件的基本材料。半导体工作原理 7 电力电子技术与应用本征激发和复合一块本征半导体,在热力学温度 T=0K(K 为开尔文)和没有外界影响的条件下,它的价电子均束缚在共价键中,不存在自由运动的电子。但当温度升高或受到光线照射时,某些共价键中的价电子从外界获得足够的能量,从而挣脱共价键的束缚,离开原子而成为自由电子(Free Electron) ,同时,在共价键中留下了相同数量的空位, 这种现象称为本征激发。当共价键申留下空位时,相应原子就带有一个电子电荷量的正电,邻近共价键中的价电子受它的作用很容易跳过去填补这个空位,这样,空位便转移到邻近共价键中去;而后新的空位又被其相邻的价电子填补。这种过程持续进行下去,就相当于一个空位在晶格中移动。半导体工作原理 8 电力电子技术与应用①②③半导体工作原理 9 电力电子技术与应用由于带负电荷的价电子依次填补空位的作用与带正电荷的粒子作反方向运动的效果相同,因此,可以把空位看作带正电荷的载流子,并把它称为空穴。可见,半导体借以导电的载流子比导体多了一种空穴,换句话说,半导体是依靠自由电子和空穴两种载流子导电的物质。本征激发产生的两种载流子总是成对出现的。实际上,在自由电子—空穴对产生过程中还同时存在着复合过程,这就是自由电子在热骚动过程中和空穴相遇而释放能量,造成自由电子—空穴对消失的过程。半导体工作原理 10 电力电子技术与应用在本征半导体中,掺入一定量的杂质元素,就成为杂质半导体。按掺入的杂质不同,杂质半导体分为 N型和 P型两种。若掺入五价元素的杂质(磷、锑或***等), 则可使晶体申的自由电子浓度大大增加,故将这种杂质半导体称为 N型或电子型半导体。若掺入三价元素的杂质(硼、嫁、铜或铝等),则可使晶体中的空穴浓度大大增加,故将这种半导体称为 P型或空穴型半导体。 杂质半导体半导体工作原理