文档介绍：学习单元6 模拟电子技术基础
半导体器件是电子线路的基础,它是我们必须首先学习的内容。各种半导体器件的原理,是以半导体的特性特别是PN结的特性为基础的。半导体二极管和晶体管是电子电路中最常用的半导体器件,也是构成集成电路的基本单元。它们的基本结构、工作原理、特性和参数是学习电子技术和分析电子电路必不可少的基础。
课题一半导体知识简介
物质
导体
半导体
绝缘体
导电性能良好的物质
不能导电的物质
导电能力介于导体和半导体之间的物质
本征半导体——纯净的半导体,其导电性能较差。
如果在本征半导体中掺入微量的某种杂质后,它的导电能力就可大大增加。
因为物质的导电能力决定于物质内部运载电荷的粒子——载流子的数量和运动速度。
视频\
硅是四价元素,。提纯后的本征硅其原子结构排列成晶体状。每个原子的价电子与相邻原子的价电子形成共价键结构,。这样每个硅原子的最外层就有了八个电子,处于稳定结构。
硅原子结构简化模型
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si

共价键中电子不象在绝缘体中的价电子被束缚得那样紧,在获得一定能量(温度增高或受光照)后,即可挣脱原子核的束缚(电子受到激发),成为自由电子,成为电子载流子。
在电子挣脱共价键的束缚成为自由电子的同时,共价键中就留下一个空位,称为空穴载流子。
两种载流子均可在半导体中自由运动,在外电场的作用下同时参与导电,这是半导体导电的一个重要特性。
二、PN结及其特性
掺杂后的半导体,称为杂质半导体。
按所掺杂质的不同性质,杂质半导体分为N型半导体和P型半导体两类。
视频\
在本征半导体硅中掺入微量的五价元素,如磷,就形成了N型半导体。
磷原子与硅原子组成共价键结构,由于磷原子的数量比硅原子少得多,因此,整个晶体结构基本不变,只是某些位置的硅原子被磷原子取代。又因为磷是五价元素,它用四个价电子与相邻四个硅原子组成共价键后,还多余一个电子,这个电子仅受磷原子的吸引,不受共价键的束缚,它只要获得很少的能量,就能摆脱束缚而成为自由电子。在室温下,这些电子几乎全部被激发为自由电子。因此,自由电子的数量大为增加,因此这种杂质半导体主要靠自由电子导电,故称为电子型半导体,简称N型半导体。在N型半导体中自由电子是多数载流子,而空穴是少数载流子。
在本征半导体硅中掺入微量的三价元素,如硼,就形成了P型半导体。
硼原子与硅原子组成共价键结构,由于硼原子的数量比硅原子少得多,因此,整个晶体结构基本不变,只是某些位置的硅原子被硼原子取代。又因为硼是三价元素,当它与相邻的四个硅原子结合而形成共价键后,因缺少一个电子而提供一个空位。相邻硅原子的价电子很容易来填充这个空位,从而产生一个空穴。在室温下,几乎全部硼原子的空位都被填充,产生与硼原子数量相等的空穴。因此硅晶体掺硼后产生大量的空穴,这种杂质半导体主要靠空穴导电,故称为空穴型半导体或P型半导体。在P型半导体中自由电子是少数载流子,而空穴是多数载流子。
P型或N型半导体的导电能力虽然大大增强,但并不能直接用来制造半导体器件。通常是在一块晶片上,采取一定的掺杂工艺措施,在两边分别形成P型半导体和N型半导体,在它们的交界面附近就会形成一个具有独特的物理性质的PN结。