PPT《半导体二极管及其应用》

半导体二极管及其应用 §1 半导体的基本知识 § 1.

1 PN结 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体,半导体器件中用的最多的是硅和锗. 半导体的特点: 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. § 1.1.1 本征半导体

一、本征半导体的结构特点 Ge Si 通过一定的工艺过程,可以将半导体制成晶体. 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. 本征半导体――化学成分纯净的半导体. 制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%,常称为 九个9 . 它在物理结构上呈单晶体形态. 硅和锗的共价键结构 共价键共用电子对 +4 +4 +4 +4 +4表示除去价电子后的原子 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. 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. 共价键有很强的结合力,使原子规则排列,形成晶体. +4 +4 +4 +4

二、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,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. 1.载流子、自由电子和空穴 这一现象称为本征激发,也称热激发. 可见因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的,称为电子空穴对.游离的部分自由电子也可能回到空穴中去,称为复合,如图所示. 本征激发和复合在一定温度下会达到动态平衡. 本征激发和复合的过程 2.本征半导体的导电机理 +4 +4 +4 +4 在其它力的作用下,空穴吸引附近的电子来填补,这样的结果相当于空穴的迁移,而空穴的迁移相当于正电荷的移动,因此可以认为空穴是载流子. 本征半导体中存在数量相等的两种载流子,即自由电子和空穴. 温度越高,载流子的浓度越高.因此本征半导体的导电能力越强,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. 本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度. 本征半导体中电流由两部分组成:1. 自由电子移动产生的电流.2. 空穴移动产生的电流. § 1.1.2 杂质半导体 在本征半导体中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. P 型半导体:空穴浓度大大增加的杂质半导体,也称为(空穴半导体). N 型半导体:自由电子浓度大大增加的杂质半导体,也称为(电子半导体).

一、N 型半导体 在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷(或锑),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,这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子.每个磷原子给出一个电子,称为施主原子. +4 +4 +5 +4 多余电子 磷原子 N 型半导体中的载流子是什么?

1、由施主原子提供的电子,浓度与施主原子相同.