工业电子专业第1讲节.pdf

第一章 半导体器件基础 1 第一章半导体器件 §1.1 半导体的基本知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 半导体三极管 §1.4 场效应晶体管 2 §1.1 半导体的基本知识 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、塑料和石英。 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。 3 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。例如： • 当受外界热和光的作用时，它的导电能 力明显变化（热敏性和光敏性）。 • 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。 4 1.1.1 本征半导体及其导电性 一、本征半导体的结构特点 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。 5 本征半导体：完全纯净的（纯度达99.9999999% ）、 结构完整的半导体晶体。 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： 6 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 7 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。 8 二、本征半导体的导电机理 1.载流子、自由电子和空穴 在绝对0度（T=0K ）和没