半导体器件1.ppt

掺入杂质对本征半导体的导电性有很大的影响。 思考题 二、二极管的伏安特性 半导体二极管的伏安特性曲线如图所示。处于第一象限的是正向伏安特性曲线，处于第三象限的是反向伏安特性曲线。 U/V 根据理论推导，二极管的伏安特性曲线可用下式表示 式中IS 为反向饱和电流，U 为二极管两端的电压降，UT =kT/q 称为温度的电压当量，k为玻耳兹曼常数，q 为电子电荷量，T 为热力学温度。对于室温（相当T=300 K），则有UT=26 mV。 1、正向特性 当U＞0即处于正向特性区域，正向区又分为两段： 当0＜U＜Uth时，正向电流为零，Uth称为死区电压，管子截止 当U＞Uth时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。管子导通 U/V U 硅二极管的死区电压约为：Uth=0.5 V左右， 锗二极管的死区电压约为：Uth=0.1 V左右。 U/V U 2、反向特性 当U＜0时，即处于反向特性区域。反向区也分两个区域： ①当VBR＜V＜0时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称反向饱和电流IS 。 ②当V≤VBR时，反向电流急剧增加，VBR称为反向击穿电压。这个特性也称反向击穿特性。 从击穿的机理上看，硅二极管若|VBR|≥7V时,主要是雪崩击穿；若|UBR|≤4V时, 则主要是齐纳击穿。当在4V-7V之间两种击穿都有，有可能获得零温度系数点。 ◆齐纳击穿——高掺杂下，耗尽层的宽度很小，较小的反向电压就可以形成很强的电场，把价电子从共价键中“拉出来”，产生电子、空穴对，引起电流急剧增加。 ◆雪崩击穿——反向电压增加时，耗尽层中的电场也加强，使少子在漂移过程中受到更大的加速，可能在与共价键中的价电子相碰撞时把价电子“撞”出共价键，产生电子、空穴对。新产生的电子、孔穴被电场加速后又可能“撞”出其它的价电子。引起了电流的急剧增加。 * ☆ 1.1 半导体基础知识 ☆ 1.2 PN结 ☆ 1.3 半导体二极管 ☆ 1.4 特殊二极管—稳压管 ☆ 1.5 半导体三极管 ☆ 1.6 场效应管 理论基础 材料 器件 1.1 半导体基础知识 ☆半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。 ☆常用的半导体材料： （1）元素半导体： 硅14(Si)、锗32(Ge)； （2）化合物半导体：砷化镓(GaAs)。 一、半导体的导电特性 热敏性：半导体受热时，其导电能力增强。利用这种特性，有些对温度反应特别灵敏的半导体可做成热电传感器 光敏性：半导体光照时，其导电能力增强。利用这种特性，有些对光特别敏感的半导体可做成各种光敏元件。 掺杂特性：在纯净的半导体材料中，掺杂微量杂质，其导电能力大大增强。（可增加几十万至几百万倍） 二、半导体的分类 半导体 P型半导体 (空穴型） 杂质半导体 N型半导体（电子型） 本征半导体 价电子 常用的半导体有单原子，也有化合物的，我们常见的半导体材料为单原子中的硅(Si)和锗(Ge)。 价电子 本征半导体： 对半导体提纯，使之成为单晶体结构，这种纯净的晶体叫本征半导体。 三、半导体的结构及导电方式 共价键结构—每个价电子为两个相邻原子核所共有。 本征激发——在室温下，少数价电子因热激发而获得足够的能量，因而脱离共价键的束缚成为自由电子。同时在原来的共价键中留下一个空位，称为“空穴”。 自由电子数=空穴数 自由电子和空穴统称为载流子 ● ● ● ● 如果在本征半导体两端外加一电场，则： 导电方式： 电子电流 空穴电流 Si Si Si Si Si Si ?外电场 自由电子在电场的作用下定向移动形成电子电流 共价健中的价电子在外电场的力的作用下挣脱共 价键的束缚，沿与外电场方向相反方向填补空 穴，就好像空穴沿与外电场方向相同的方向作定 向运动，形成电流，这个电流称为空穴电流。 本征半导体中有两种载流子，分别为自由电子和空穴。在电场的作用下两种载流子分别形成电子电流和空穴电流，它们电流方向一致。它们的电流和称为半导体的电流。 结论： 本征半导体中电流的大小取决于自由电子和空穴的数量，数量越多，电流越大。而当光照和加热时，载流子的数量都会增加，这也说明了光敏性和热敏性。 四、杂质半导体 本征半导体的导电能力是很弱的，如果在本征半导体中掺入微量的其它元素就会使半导体的导电性能发生显著变化。 杂质——一些微量元素的原子 杂质半导体——掺入杂质的半导体 杂质半导体分类——N型半导体、P型半导体 N型半导体（电子型半导体） 在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，砷，锑，可形成 N型半导体,也称电子型半导体。 Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si P 热激发