电子技术1-1(半导体基础,半导体二极管).ppt

本征半导体 本征半导体主要依靠自由电子和空穴（称为载流子）导电，在一定的外界环境下，本征半导体激发的载流子浓度很低，所以半导体材料导电能力很弱，在实际应用中，往往通过掺杂的方式，提高材料的导电能力。 常见材料电阻率（Ωm） 材料 电阻率 材料 电阻率 银 1.59×10-8 碳 3.5×10-5 铜 1.7×10-8 锗 4.6×10-1 铝 2.82×10-8 硅 6.4×102 铁 1.0×10-7 玻璃 1010~1014 杂质半导体 1.N型半导体 在本征半导体中掺入微量的五价元素（如磷），就会形成N型半导体。N型半导体自由电子浓度较大，称为多（数载流）子，空穴较少，称为少（数载流）子。 磷（P） 多数载流子 杂质半导体 2.P型半导体 在本征半导体中掺入微量的三价元素（如硼），就会形成P型半导体。P型半导体空穴浓度较大，称为多（数载流）子，自由电子较少，称为少（数载流）子。 硼（B） 多数载流子 PN结 半导体中正负电荷数相等，其作用相互抵消，对外保持电中性。 把P型材料和N型材料制作在同一块硅片上，由于载流子浓度的差别，会出现扩散运动。 扩散运动 P区空穴浓度远高于N区。 N区自由电子浓度远高于P区。 PN结 由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子，形成内电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P区、自由电子从P区向N 区运动。 因电场作用所产生的运动称为漂移运动。 参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态平衡，就形成了PN结。 漂移运动 PN结 随着扩散运动的进行，在界面N区的一侧，随着电子向P区的扩散，杂质变成正离子；在界面P区的一侧，随着空穴向N区的扩散，杂质变成负离子。所以在N型和P型半导体界面的N型区一侧会形成正离子薄层；在P型区一侧会形成负离子薄层。最终，扩散和漂移达到平衡，形成稳定的PN结（耗尽层）。 PN结 PN结加正向电压时： 耗尽层变窄，扩散运动加剧，由于外电源的作用，形成扩散电流，PN结处于导通状态。 PN结 PN结加反向电压时： 耗尽层变宽，阻止扩散运动，有利于漂移运动，形成漂移电流。由于电流很小，故可近似认为其截止。 PN结 二极管的结构与符号 1 二极管的伏安特性 2 二极管的主要参数 3 特殊二极管 4 目 录 CONTENTS * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 1.半导体基础 2.半导体二极管 半导体器件 半导体的基本概念 1 本征半导体 2 杂质半导体 3 PN结 4 目 录 CONTENTS 半导体的基本概念 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。 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。 半导体的基本概念 半导体的导电能力会随外界条件的变化而发生显著变化，这些特点决定了半导体在电子线路中的广泛用途。 1.半导体导电能力随温度上升而明显提高； 2.半导体导电能力因光照不同而改变，光照强度越大，导电能力越强； 3.半导体导电能力受杂质影响很大。 本征半导体 完全纯净，没有任何杂质，结构完整的半导体单晶体称为本征半导体。 最常用的半导体材料是硅和锗，硅和锗晶体中，最外层价电子通过共用电子对结合形成共价键。 Si 本征半导体 半导体的共价键结构图 +4 +4 +4 +4 共价键共用电子对 共 价 键 正离子核 本征半导体 一定温度下，本征半导体共价键中的电子会被激发成自由电子，同时在原共价键位置上留下带正电的空穴，形成电子-空穴对。 与本征激发现象相反，自由电子遇到空穴会填补空穴，使两者同时消失，这一现象称为复合。 在一定温度下，本征激发与复合这二者产生的电子－空穴对数目相等，可以达到一种动态平衡。 +4 +4 +4 +4 自由电子 空穴 * * * * * * * * * * * * * * * * * * *