耿魁伟《模拟电子技术基础》A01 半导体二极管及其应用.pdfVIP

模拟电子技术基础 课程邮箱AnalogE_00@163.com 密码 SCUTGKW •电信学院 耿魁伟 •Email :gengkw@ •Office : Building No.4, room 303 •QQ:3410896 常用半导体器件 Semiconductor Devices 1.1 半导体基础知识 一、本征半导体 instrinsic semicoductor 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应 导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。 导体——铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电 子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。 绝缘体——惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原 子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导 电。 半导体——硅（Si ）、锗（Ge ），均为四价元素，它们 原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。 本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。 intrinsic 无杂质 稳定的结构 半导体的导电特性： (1)掺杂效应：在本征半导体中掺入少量其他元素(杂质) ，可以改变 和控制半导体的导电能力和导电类型。藉此特性可制造各种半导体 器件； (2)热敏效应：温度变化可以改变半导体的导电能力。藉此热敏效 应可制造热敏元件； (3)光敏效应：光照可以改变半导体的导电能力，并产生电动势。 藉此光电效应可制造光电晶体管、光电耦合器和光电池等光电器件。 本征半导体的结构, Silicon 为什么硅成为半导体器件的主流材料？ 第一个晶体管是用锗材料研制的，但很快就被硅所替代。目前 硅器件占总半导体器件总量的98%以上。 锗器件的漏电流大 漏电流小 锗器件击穿电压低 击穿电压更高 占地壳总量 锗（Ge ） 硅（Si ） 的25.8% 热稳定性差 锗是稀有材料 热稳定性更好 SiO 稳定性极好 氧化锗不稳定（易水解） 2 8 自然界是否有单晶的硅存在？ （1 ）硅（Si ）是自然界分布最广的元素之一。硅在地 壳中的量占地壳总量的25.8%。 （2 ）自然界不存在单体硅，多以氧化物和硅酸盐 的形态存在。 水晶 硅矿石 复合硅酸盐板 石英玻璃 9 硅片制备 300mm商用直拉单晶硅 切割后、加工过电路的硅圆片 10 直拉法 — CZ法单晶硅生长  把块状多晶硅放入坩埚内加热到1440°C再次熔化。为了防止硅在高 温下被氧化，坩埚内被抽成真空并注入惰性气体氩气。之后用纯度 99.7% 的钨丝悬挂 “硅籽晶