天大模拟电子第一章.pdf

第一章 半导体器件 1.1 1.1 11..11 半导体的特性 一、 半导体及其特性 1 1 11．什么叫半导体？ （1）定义：导电特性介于绝缘体和导体之间的物质叫做半导体。所以，从导电 特性角度世界上的物质分成三类，即导体、半导体、绝缘体。 （2）导体、半导体、绝缘体的电阻率 物质 导体 半导体 绝缘体 -6 -4 -2 9 8 29 电阻率 10 ~10 10 ~10 10 ~10 （3）半导体主要材料 硅、锗、硒、砷化镓和一些氧化物等。 2 2 22．半导体的特性 （1）掺杂特性：在纯净的半导体内掺入微量的杂质后，导电能力发生显著提高。 利用这种特性，可用半导体制作二极管、三极管、集成电路。 （2）热敏特性：半导体受热后，导电能力发生变化（单晶半导体导电能力提高）。 利用这种特性，可用半导体制作热敏元件（传感器）。 （3）光敏特性：半导体受光照后，导电能力提高。利用这种特性，可用半导体 制作光敏元件（传感器）。 二、 本征半导体及其本征激发 1 1 11．本征半导体：纯净的单晶半导体叫做本征半导体。如单晶硅、单晶锗（纯净 度达99.9999999%，即9 个9）。 2. 2. 22..本征半导体的原子结构及原子间的结合方式 （1）原子结构 2,8,18,4 2,8,4 图1-1 硅（Sr）原子结构图 图1-2 锗（Ge）原子结构图 共同特点：外层4 个价电子。 （2）原子结构简化模型 原子实 图1-3 半导体原子简化模型 （3）原子间结合方式：共价键方式结合。 图1-4 半导体原子间结合图 3 3 33、本征激发 （1）定义：由于变热或光照，在半征半导体内产生电子—空穴对的现象叫做本 征激发。 自由电子 空穴 图1-5 本征激发产生电子-空穴对图示 空穴：价电子空位。 注意：在常温下，由于本征激发在体内产生的自由电子和空穴的数目较 少，故导电能力很差。 导电机制与导体不同，即自由电子和空穴均参与导电。 （2）载流子定义：半导体内可以移动的带电粒子（自由电子和空穴的总称）称 为载流子。 （3）载流子的带电和移动情况： ①带电情况： 电子：带1 个单位负电。 1 电子电量=1.62×10-19 库仑 空穴：带1 个单位正电。 ②移动情况： 自由移动，杂乱无章 定向移动：电子移动与外电场方向相反，形成电子流。 空穴移动与外电场方向相同，形成空穴流。 空穴移动的实质：其它位置的价电子依次填补空穴（价电子空位）。 4 4 44．体内本征载流子的浓度 （1）在一定的温度下，电子—空穴对的产生和复合达到