6二极管和晶体管.pdf

下篇 电子技术 第6章 半导体器件 §6.1 半导体的特性 6.1.1 本征半导体 自然界中很容易导电的物质称为导体， 金属一般都是导体。 有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如 橡皮、陶瓷、塑料和石英。 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。比如： 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。 本征半导体 现代电子学中，用的最多的半导体是硅和 锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。 Ge Si 通过一定的工艺过程，可以将半导体 制成晶体。 完全纯净的、结构完整的半导体晶 体，称为本征半导体。 在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成 晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心， 而四个其它原子位于四面体的顶点，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。 硅和锗的晶体结构 硅和锗的共价键结构 共价键共 +4 +4 用电子对 +4表示除 去价电子 +4 +4 后的原子 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。 +4 +4 共价键有很强的结合力， 使原子规则排列，形成晶体。 +4 +4 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。 本征半导体的导电机理 在绝对0度（T=0K ）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。 本征半导体的导电机理 空穴 +4 +4 自由电子 +4 +4 束缚电子 本征半导体的导电机理 在其它力的作用下， 空穴吸引临近的电子 +4 +4 来填补，这样的结果 相当于空穴的迁移， 而空穴的迁移相当于 +4 +4 正电荷的移动，因此 可以