必威体育精装版半导体基本知识(第一周).ppt

二、PN结的形成 P型空穴浓度电子浓度 N型电子浓度空穴浓度 空穴 自由电子 1）由载流子浓度差引起扩散运动 2）扩散运动形成空间电荷区，产生内电场 3）内电场促使少子漂移，阻止多子扩散 空穴 自由电子 扩散运动 空穴 漂移运动 自由电子 自由电子 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。 4）多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡，形成PN结 三、PN结的单向导电性 当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；反之称为加反向电压，简称反偏。 1) PN结加正向电压时 扩散运动为主，较大的正向扩散电流 低电阻 2) PN结加反向电压时 漂移运动为主；很小的反向漂移电流，近似于截止 高电阻 在一定的温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，这个电流也称为反向饱和电流。 问题1——PN结反向偏置时，为什么只有很小的反向漂移电流？ 问题2——随着反向偏置电压的增大，反向漂移电流如何变化？ 反向漂移电流是由少数载流子运动形成的，浓度很小 PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流； PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。 由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。 随着温度变化，少数载流子的相对浓度变化较大，所以反向漂移电流变化明显，速度变快。这也是半导体器件的温度稳定性差的原因。 3) PN结V-I 特性表达式 其中 PN结的伏安特性 IS ——反向饱和电流 VT ——温度的电压当量 且在常温下（T=300K） 四、PN结的反向击穿 当PN结的反向电压增加到一定数值时，反向电流突然快速增加，此现象称为PN结的反向击穿。 热击穿——不可逆 雪崩击穿——由于碰撞作用打破共价键 齐纳击穿——由于强电场作用打破共价键 电击穿——可逆 五、PN结的电容效应 (1) 扩散电容CD 计算机为什么需要有主频参数，是因为PN结具有电容效应，两方面： (2) 势垒电容CB (1) 扩散电容CD 扩散电容示意图 电荷的浓度变化类似于电容的充放电效果，形成扩散电容CD 空间电荷区的宽窄变化类似电容的充放电，形成势垒电容CB end (2) 势垒电容CB 2、理解为什么二极管器件温度稳定性差，受多数载流子还是少数载流子影响大？ end 4、了解为什么半导体器件为什么有最高工作频率的限制？ 1、掌握PN结的单向导电性原理 本讲小结 3、掌握PN结V-I 特性表达式与定性分析； * * * 2.1 半导体的基本知识 2.2 PN结的形成及特性 第2讲 半导体的基本知识（2学时） 2.1 半导体的基本知识 一、 半导体定义及材料 二、半导体的共价键结构 三、本征半导体、空穴及其导电作用 四、杂质半导体、空穴及其导电作用 什么是半导体？ semiconductor conductor insulator 半导体——指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料 外部条件 内部结构 一、 半导体定义及材料 典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。 银 铜 铝 铁 炭笔 酸溶液 盐水 地表 湿木 锗 硅 汽油 干纸 干布 玻璃 橡胶 陶瓷 导电能力 绝缘能力 二、半导体的共价键结构 硅原子的结构简化模型及晶体结构 特点：有序、稳定、不易破坏 由于随机热振动致使共价键被打破而产生空穴－电子对 三、本征半导体、空穴及其导电作用 本征半导体——化学成分纯净的半导体。它在物理结构上呈单晶体形态。 共价键中的空位 挣脱束缚的价电子 载流子——运载电荷的粒子 问题1——空穴和自由电子的绝对数目是否相等？ 问题2——外部条件（温度、能量）的增加对空穴和自由电子数目有何影响？ 空穴和自由电子数目增加 空穴的移动——空穴的运动是靠相邻共价键中的价电子依次充填空穴来实现的。（相对概念，空穴也会动） 电子的移动——与外电场方向相反。 E 载流子的运动 载流子的产生与复合两种运动均不会停止，达到动态平衡 问题3——在外电场作用下，空穴和自由电子会有什么运动趋势？ 问题4——如何提高本征半导体的导电率？ 1、提高温度，增加能量（改善有限） 2、改变半导体结构，增加空穴或电子的数量 四、杂质半导体、空穴及其导电作用 在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。 N型半导体——掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。 P型半导体—