第二讲 半导体基础知识;; 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。;半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。其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:;#!惯性核的正电荷量与电子的负电荷量相等,原子呈中性。 通过一定的工艺过程,可以将半导体制成晶体。;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。;由于热运动,具有足够能量的价电子挣脱共价键的束缚而成为自由电子;本征激发:半导体中共价键分裂产生电子、空穴对的过程。 原因:加热、光或其它射线照射。 ;载流子;载流子的浓度随温度升高按指数关系增加,导电能力增强。温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素,这是半导体的一大特点。;在本征半导体中通过扩散工艺,掺入某些微量的杂质,就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。;;在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素,晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代,磷原子的最外层有五个价电子,其中四个与相邻的半导体原子形成共价键,必定多出一个电子,这个电子几乎不受束缚,很容易被激发而成为自由电子,这样杂质原子就成了不能移动的带正电的PG电子离子。每个杂质原子给出一个电子,称为施主原子。;N 型半导体中的载流子是什么?;2. P型半导体;在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素,晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代,硼原子的最外层有三个价电子,与相邻的半导体原子形成共价键时,产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补,使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。由于硼原子接受电子,所以称为受主原子。;; 掺入杂 质对本征半导体的导电性有很大 的影响,一些典型的数据如下:;4.杂质半导体的性质: 1.杂质半导体保持电中性 多子电荷总量=少子+离子电荷总量。 2.载流子仍为自由电子和空穴. 3.掺入杂质后,载流子浓度大大增加,导电能力增强.多子的浓度主要由掺杂浓度决定,所以受温度影响小.;;6.载流子的漂移运动和扩散运动;? 半导体特性;1.1.3 PN结; 因电场作用所产生的运动称为漂移运动。;内电场阻止多子扩散;PN结加正向电压导通: 耗尽层变窄,扩散运动加剧,由于外电源的作用,形成扩散电流,PNPG电子结处于导通状态。;PN 结的单向导电性;归纳:;;4. PN结的伏安特性;击穿是可逆。 掺杂浓度小的二极管容易发生
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