第一节半导体的特性.ppt

* 第一节 半导体的特性 第一节 半导体的特性 本征半导体 杂质半导体 下页 总目录 1. 半导体(semiconductor) 共价键covalent bond 半导体的定义： 将导电能力介于导体和绝缘体之间的一大类物质统称为半导体。 大多数半导体器件所用主要材料是硅和锗 一、本征半导体(intrinsic semiconductor) 价电子 在硅(或锗)的晶体中, 原子在空间排列成规则的晶格。 晶体中的价电子与共价键 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 下页 首页 上页 2. 本征半导体(intrinsic semiconductors) 纯净的、不含杂质的半导体称为本征半导体。 在本征半导体中，由于晶体中共价键的结合力很强， 在热力学温度零度（即T = 0 K ）时， 价电子的能量不足以挣脱共价键的束缚， 晶体中不存在能够导电的载流子， 半导体不能导电，如同绝缘体一样。 下页 上页 首页 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 本征半导体中的载流子 带负电的自由电子 free electron 带正电的空穴 hole 如果温度升高， 少数价电子将挣脱共价键束缚成为自由电子。 在原来的共价键位置留下一个空位， 称之为空穴。 下页 上页 首页 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 半导体中存在两种载流子： 带负电的自由电子和带正电的空穴。 在一定温度下电子 – 空穴对的产生和复合达到动态平衡。 在本征半导体中， 两种载流子总是成对出现 称为 电子 – 空穴对 本征载流子的浓度对温度十分敏感 电子 – 空穴对 两种载流子浓度相等 下页 上页 首页 1. N型（或电子型）半导体 (N-type semiconductor) 二、 杂质半导体 则原来晶格中的某些硅原子将被杂质原子代替。 杂质原子与周围四个硅原子组成共价键时多余一个电子。 这个电子只受自身原子核吸引，在室温下可成为自由电子。 在4价的硅或锗中掺入少量的5价杂质元素， 下页 上页 在本征半导体中掺入某种特定的杂质，就成为杂质半导体。 +5 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 自由电子 首页 +5 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 失去自由电子的杂质原子固定在晶格上不能移动， 并带有正电荷，称为正离子。 在这种杂质半导体中， 电子的浓度大大高于空穴的浓度。 因主要依靠电子导电， 故称为电子型半导体。 多数载流子 majority carrier 少数载流子 minority carrier 下页 上页 5价的杂质原子可以提供电子，所以称为施主原子。 首页