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半导体及其特性
•根据材料的导电能力，可以将他们划分为导体、绝缘体和半导体。
•半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间
•半导体材料有：硅Si、锗Ge、硒Se、砷化镓GaAs等。
•半导体具有以下特性：
–（1）热敏特性：温度升高，大多数半导体的电阻率下降。
–（2）光敏特性：许多半导体受到光照辐射，电阻率下降。
–（3）掺杂特性：当在纯净的半导体中掺入微量的其它杂质元素（如磷、
硼等）时，其导电能力会增加几十万甚至几百万倍。
本征半导体
•单晶体的晶格结构是完全对称，原子排列得非常整齐，故常称为晶体。
•本征半导体（Insrinsicsemiconductor）：完全纯净、结构完整的半导体晶体
本征半导体
•典型的半导体是硅Si和锗Ge，它们都是4价元素。
•硅和锗最外层轨道上的四个电子称为价电子。
+44
硅、锗原子
Si硅原子Ge锗原子的简化模型
本征半导体
•半导体的共价键结构
+4+4+4
两个价电子
的共价键
+4+4+4
+4+4+4
正离子核
•特点—在T=0K和无外界激发时，没有载流子，不导电。
本征半导体
•本征激发：在室温或光照下价电子获自由电子
得足够能量摆脱共价键的束缚成为自由
电子，在共价键中留下一个空位(空穴)
的过程。
+4+4+4空穴
•载流子：自由运动的带电粒子
自由电子(带负电)
载流子+4+4＋+4
空穴(带正电)
•电子空穴成对出现，数量少，当温度越
+4+4+4
高、光照越强时，载流子数越多。
•光敏性、热敏性
本征半导体
•N型半导体—本征半导体中掺入微量五价元素，如磷、砷（杂质）所构成。
•P型半导体—本征半导体中掺入微量三价元素，如棚、铟（杂质）所构成。
正离子负离子
电中性
多数载流子少数载流子多数载流子少数载流子
电子为多数载流子空穴—多子
空穴为少数载流子电子—少子
载流子数电子数载流子数空穴数
PN结的形成
少子：自由电子多子：自由电子
多子：空穴少子：空穴
PN结的形成
•载流子的运动：
–扩散运动——浓度差产生的载流子移动
内电场
PN结的形成
•载流子的运动：
–扩散运动——浓度差产生的载流子移动（多子）
–漂移运动——在电场作用下，载流子的移动（少子）
内电场
PN结的形成
内电场
PN结的单向导电性
•PN结正向偏置
—外加正向电压（P+、N–）或VPVN
IF
P区N区
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