文档介绍：模拟电子技术基础(第五版)课件
第一页，共63页。
半导体的基本知识
半导体材料
半导体的共价键结构
本征半导体
杂质半导体
第二页，共63页。
，因此五价杂质原子也称为施主杂质。
第十三页，共63页。
N型半导体的结构示意图如图所示：
磷原子核
自由电子
所以，N型半导体中的导电粒子有两种：
自由电子—多数载流子（由两部分组成）
空穴——少数载流子
第十四页，共63页。
2. P型半导体
杂质半导体
因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共价键中留下一个空穴。
在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂形成；自由电子是少数载流子， 由热激发形成。
空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质 因而也称为受主杂质。
第十五页，共63页。
P型半导体的结构示意图如图所示：
硼原子核
空穴
P型半导体中：
空穴是多数载流子，主要由掺杂形成；
电子是少数载流子，由热激发形成。
第十六页，共63页。
3. 杂质对半导体导电性的影响
杂质半导体
掺入杂质对本征半导体的导电性有很大的影响，一些典型的数据如下:
T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:
n = p =×1010/cm3
1
本征硅的原子浓度: ×1022/cm3
3
以上三个浓度基本上依次相差106/cm3 。
2
掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度:
n=5×1016/cm3
第十七页，共63页。
本征半导体、杂质半导体
本节中的有关概念
自由电子、空穴
N型半导体、P型半导体
多数载流子、少数载流子
施主杂质、受主杂质
第十八页，共63页。
PN结的形成及特性
PN结的形成
PN结的单向导电性
PN结的反向击穿
PN结的电容效应
载流子的漂移与扩散
第十九页，共63页。
载流子的漂移与扩散
漂移运动：
在电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动。
扩散运动：
由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散运动。
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PN结的形成
因浓度差
多子扩散
形成空间电荷区
促使少子漂移
阻止多子扩散
扩散到对方的载流子在P区和N区的交界处附近被相互中和掉，使P区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子，N区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。这样在两种半导体交界处逐渐形成由正、负离子组成的空间电荷区（耗尽层）。由于P区一侧带负电，N区一侧带正电，所以出现了方向由N区指向P区的内电场
第二十一页，共63页。
PN结的形成
当扩散和漂移运动达到平衡后，空间电荷区的宽度和内电场电位就相对稳定下来。此时，有多少个多子扩散到对方，就有多少个少子从对方飘移过来，二者产生的电流大小相等，方向相反。因此，在相对平衡时，流过PN结的电流为0。
第二十二页，共63页。
在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体。此时将在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程:
因浓度差
空间电荷区形成内电场
内电场促使少子漂移
内电场阻止多子扩散
最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。
多子的扩散运动
由杂质离子形成空间电荷区
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对于P型半导体和N型半导体结合面，离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。
在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。由于耗尽层的存在，PN结的电阻很大。
PN结的形成过程中的两种运动：
多数载流子扩散
少数载流子飘移
end
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PN结的单向导电性
当外加电压使PN结中P区的电位高于