半导体的基本知识解析.ppt

绪论 半导体的基础知识 学习要点 1、认识模拟电子技术的特点及内容 2、了解半导体的特点 3、掌握PN结的形成过程及特点 一、概述 1、模拟电路的特点 收音机，扩音机等 注意模电电子技术与数字电子技术的区 别，数字电路只研究状态，比如红绿灯， 只看亮与灭，不考虑明暗程度。 2、电子技术的发展 基于电子元器件的发展 ①电子管（真空管） 1904年，英国弗莱明发明了真空二极管，1907年，美国德福雷斯发明真空三极管 ②晶体管 1948年，美国，巴丁、肖克利、布拉顿 ③集成电路 20世纪60年代初 ④大规模集成电路 60年代末，1000个以上的晶体管 ⑤超大规模集成电路 1977年，日本 6.1mm×5.8mm，15万 多个 3、课程的基本要求 ①认识常见电子元器件 ②学会读图 ③学会常用分析方法 ④掌握常用仪器的使用 二、半导体的基础知识 1、半导体的特性 导体：自然界中很容易导电的物质称为导体， 金属一般都是导体。 绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡 皮、陶瓷、塑料和石英。 半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体 之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一 些硫化物、氧化物等。 半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具 有不同于其它物质的特点。例如： 当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。 2、本征半导体 纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体 ①结构和共价键 现代电子学中，用的最多的半导体是硅(14)和锗(32)，它 们的最外层电子（价电子）都是四个。 在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵， 每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对 价电子。 * * Ge Si 硅和锗的共价键结构 共价键 共用电子对 +4 +4 +4 +4 形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。 共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。 共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。 在绝对0度（-273.16℃）和没有外界激发时,价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电能力为 0，相当于绝缘体。 在常温（300K）下，由于热激发,使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。 ②半导体中的载流子 +4 +4 +4 +4 自由电子 空穴 束缚电子 本征半导体中自由电子和空穴总是成对出现的，而且数量相等，称为电子空穴对。 +4 +4 +4 +4 在电场力的作用下，自由电子作定向移动，空穴也会吸引附近的价电子来依次填补,结果相当于空穴也作定向移动，而空穴的移动相当于正电荷的移动，因此也可以认为空穴是载流子。 自由电子在运动过程中如果与空穴相遇就会填补空穴而消失,称为复合；在一定的温度下，热激发产生的自由电子与空穴对，与复合的自由电子与空穴对数目相等，故达到动态平衡. 本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度，在一定温度下,载流子的浓度是一定的，温度越高，载流子的浓度越高，本征半导体的导电能力越强。 本征半导体中电流由两部分组成： 自由电子移动产生的电流， 空穴移动产生的电流 自由电子和空穴都参与导电 *