半导体晶体管.pptx

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第6章半导体晶体管
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晶体管又称半导体管,半导体是一类导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。目前,制造晶体管的半导体材料多数是锗(Ge)和硅(Si)。因为这些物质呈晶体结构,所以称之为半导体晶体管,简称晶体管或半导体管。
发明者:肖克利,巴本和布拉坦,获1956年Nobel奖。
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晶体二极管
双极型晶体管
场效应晶体管
可控硅。
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1、PN结与二极管的单向导电性
用一定的工艺方法把P型和N型半导体紧密地结合在一起,就会在其交界面处形成空间电荷区叫PN结。
当PN结两端加上不同极性的直流电压时,其导电性能将产生很大差异。这就是PN结单向导电性。
本征半导体就是完全纯净的、具有晶体结构的半导体。
本征半导体
自由电子
空穴
共价键
Si
Si
Si
Si
本征半导体中自由
电子和空穴的形成
用得最多的半导体是硅或锗,它们都是四价元素。将硅或锗材料提纯并形成单晶体后,便形成共价键结构。在获得一定能量(热、光等)后,少量价电子即可挣脱共价键的束缚成为自由电子,同时在共价键中就留下一个空位,称为空穴。自由电子和空穴总是成对出现,同时又不断复合。
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在外电场的作用下,自由电子逆着电场方向定向运动形成电子电流。带正电的空穴吸引相邻原子中的价电子来填补,而在该原子的共价键中产生另一个空穴。空穴被填补和相继产生的现象,可以看成空穴顺着电场方向移动,形成空穴电流。
可见在半导体中有自由电子和空穴两种载流子,它们都能参与导电。
空穴移动方向
电子移动方向
外电场方向
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
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N型半导体和P型半导体

在硅或锗的晶体中掺入五价元素磷,当某一个硅原子被磷原子取代时,磷原子的五个价电子中只有四个用于组成共价键,多余的一个很容易挣脱磷原子核的束缚而成为自由电子。因而自由电子的数量大大增加,是多数载流子,空穴是少数载流子,将这种半导体称为N型半导体。
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
P
多余价电子
本征半导体中由于载流子数量极少,导电能力很低。如果在其中参入微量的杂质(某种元素)将使其导电能力大大增强。
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