文档介绍：该【半导体工作原理 】是由【飞行的振中】上传分享，文档一共【7】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【半导体工作原理 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。半导体工作原理
半导体技术对我们的社会拥有巨大影响。您能够在微办理器芯片以及晶体管的核心部位发现半导体的身影。任何使用计算机或无线电波的产品也都依靠于半导体。
目前,大部分半导体芯片和晶体管都使用硅资料制造。您可能听闻过“硅谷”和“硅经济”这样的说法,因为硅是全部电子设施的核心
二极管可能是最简单的半导体设施,所以,假如要认识半导体的工作原理,,您将认识到什么是半导体、其工作原理以及使用半导体系造二极管的过程。下边,让我们先来认识一下硅元素.
硅是一种很常有的元素——比如,,您会发现它的地点在铝的旁边,碳的下方和锗的上方。
硅元素在周期表中位于铝的旁边和碳的下方
碳、硅和锗(锗和硅同样,也是半导体)的电子构造拥有一种独到的性质——它们的最外层轨道上都有四个电子,这使它们能够形成很好的晶体。四个电子可与四个相邻的原子形成完满的共价键,进而产生晶格。我们都知道晶态构型的碳就是钻石,而硅的晶态构型是一种银色、拥有金属外观的物质。
在硅的晶格中,全部硅原子都完满地与四个相邻原子形成作用键,所以没有可用于传导电流的自由电子。所以硅晶体是一种绝缘体
而不是导体
金属往常是优秀的导电体,因为它们一般都拥有能够在原子间轻松运动的“自由电
子”,而电子的流动便会形成电流。只管硅晶体看上去很像金属,可是实质上它们不是金属。在硅晶体中,全部外层电子都形成了完满的共价键,所以这些电子不可以各处运动。纯净的硅晶体几乎就是绝缘体-—只好流过很小的电流。
可是能够经过对硅进行混杂—-在硅晶体中混入少许的杂质,来改变硅的这类特质,进而将其转变成一种导体。
能够混入两种种类的杂质:
型-—N型混杂是在硅中增添少许的磷或***。磷和***的外层都有五个电子,,所以能够自由
地各处运动,只要极少的一点杂质就能够产生足够多的自由电子,进而让电流经过硅。
N型硅是一种优秀的导体。电子拥有负(Negative)电荷,所以称作N型硅。
P型——关于P型混杂,。在
混入硅晶格后,它们在晶格中形成了“空穴",在此处硅电子没有形成键。因为缺乏一个
电子,所以会产生正(Positive)电荷,故此称作P型硅。孔能够导电,空穴很简单吸引来
自相邻原子的电子,进而使空穴在各原子之间挪动。P型硅是一种优秀的导体。
少许的N型或P型混杂剂便可将硅晶体从优秀的绝缘体转变成可导电(但不是很优
秀)的导体--故此将其称作“半导体”。
N型硅和P型硅自己没有什么奇特之处,可是将它们放在一同以后,其联合部会具
有某些很风趣的行为.
二极管可能是最简单的半导体设施,它只同意电流朝一个方向流动。您可能以前见
过体育场或地铁站进口处的十字转门,。
假如将N型硅和P型硅放在一同(以下图),会发生很风趣的现象,这是二极管特有的一种特征。
固然N型和P型硅自己就是一种导体,,P型硅中带正电的孔则会被吸引到电池的负极,不会有任何电流流过联合部,因为孔和电子的运动方向都是错误的。
假如将电池翻转过来,二极管就能够很好地传导电流了。N型硅中的自由电子受电池负极的排挤,P型硅中的孔则受正极的排挤。孔和电子在N型硅和P型硅的联合部相遇,电子会填补在孔中,这些孔和自由电子便会消逝,并且会有新的孔和新的自由电子出来
接替它们的地点,这就会在联合部形成电流.
。比如,使用电池的设施常常包括一个二极管,在电池方向插反的
时候对设施起到保护作用。假如方向插反,二极管能够阻挡电流从电池中流出—-这样能够保护设施中敏感的电子元器件.
半导体二极管的表现其实不是十分完满,以下列图所示:
在反向连结的时候,理想的二极管应当阻挡全部电流。而实质上二极管同意10毫安的电流经过—-这其实不是好多,可是仍旧不够完满。并且,假如施加足够的反向电压(V),,击穿电压远远大于正常电压,所以这一点其实不算什么问题。
当正向连结时,,这个电压大概为0。7伏,此电压是在联合部开始空穴—电子联合过程所必要的.
与二极管中使用两层构造不一样,晶体管包括三层构造。能够创立NPN型或PNP型的夹层构造,晶体管可作为开关或放大器使用。
晶体管看上去像是两个二极管背靠背部署在一同。您可能会想,没有电流能够流过晶体
管,因为背靠背部署的二极管在两个方向上都会阻挡电流经过,而事实也确实这样。可是,
假如对夹层构造的中间层施加一个小电流,,一个小电流能够开启或封闭一个大电流。
硅芯片是一个硅片,能够容纳数千个晶体管。经过将晶体管用作开关,能够制造出逻
辑门电路,而经过逻辑门,能够制造出微办理器芯片.
从硅、混杂硅到晶体管再到芯片这一自然发展过程,即是现在社会微办理器和其余
,而奇观来自于对这些原
理的连续深入研究,直到现在天,数千万个晶体管能够集成在一块芯片上,并且价钱很便
宜。