第9章二极管和晶体管 91半导体的导电特性 92二极管 93稳压二极管 94晶体管
第9章 二极管和晶体管 9.2 二极管 9.3 稳压二极管 9.4 晶体管 9.1 半导体的导电特性
591半导体的导电特性 依照导电性能,可以把材料分为导体、绝缘体和半导体。 导体有良好的导电能力,常见的有铜、铝等金属材料; 绝缘体基本上不能导电,常见的有玻璃、陶瓷等材料; 半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间,常见的有硅Si 锗(Ge)、砷化镓(GaAs)等材料。 半导体具有不同于其它物质的特点。例如: 当受外界热和光作用时,导电能力明显 变化。 往纯净的半导体中掺入某些杂质,导电 能力明显改变
半导体具有不同于其它物质的特点。例如： • 当受外界热和光作用时，导电能力明显 变化。 • 往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明显改变。 §9.1 半导体的导电特性 依照导电性能，可以把材料分为导体、绝缘体和半导体。 导体有良好的导电能力，常见的有铜、铝等金属材料； 绝缘体基本上不能导电，常见的有玻璃、陶瓷等材料； 半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，常见的有硅(Si) 、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)等材料
91.1本征半导体 、本征半导体的结构特点 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 Q{((Si):◆ 本征半导体:完全纯净 的、晶体结构的半导体。 三维结构
9.1.1 本征半导体 一、本征半导体的结构特点 Si 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：完全纯净 的、晶体结构的半导体
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。 束缚电子 共价键:共 +4 +4表示小x 用电子对 除去价电 子后的原 +4 在热力学温度零度和没有外界激发时,本征半导 体不导电
共价键：共 用电子对 +4 +4 +4 +4 +4表示 除去价电 子后的原 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。 束缚电子 在热力学温度零度和没有外界激发时,本征半导 体不导电
在常温下自由电子和空穴的形成 +4 ( 4)○ 成对消失/ 复合o/ ○(+4 ( 4)○ 突○自 由电子 成对出现◎ +4 +4
+4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 空 自由电子 穴 复合 在常温下自由电子和空穴的形成 成对出现 成对消失
半导体中两种载流子:o 自由电子和空穴 +4)○ +4 自由电子能导电 空穴能导电 空穴导电的 实质是共价 +4 (+) 键中的束缚 电子依次填 O:电子移动方向 补空穴形成 价电子填补空穴 电流。 空穴移动方向o:i +4 本征半导体的导电能力 取决于载流子的浓度。 外电场方向
+4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 外电场方向 空穴导电的 实质是共价 键中的束缚 电子依次填 补空穴形成 电流。 空穴移动方向 电子移动方向 价电子填补空穴 自由电子能导电 空穴能导电 半导体中两种载流子: 自由电子和空穴 本征半导体的导电能力 取决于载流子的浓度
912N半导体和P型半导体 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。 N型半导体:自由电子浓度大大增加的杂质半导体。 P型半导体:空穴浓度大大增加的杂质半导体
9.1.2 N半导体和P型半导体 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。 N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体
1.N型半导体 在硅或锗的晶体中 +4 掺入少量五价元素 正离子 N型半导体中的载流子: 1、自由电子。 +5 +4 多数载流子 ○ 2、空穴。 自由电子 少数载流子 +4)o +4
+4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 1 . N 型半导体 在硅或锗的晶体中 掺入少量五价元素 磷原子 +5+4 多余价电子 自由电子 正离子 N 型半导体中的载流子: 1、自由电子。 2、空穴。 多数载流子 少数载流子
N型半导体结构示意图 数载流子 多数载流子 正离子 在N型半导中,电子是多数载流子,空穴是少数载流子
N 型半导体结构示意图 少数载流子 多数载流子 正离子 在N型半导中,电子是多数载流子,空穴是少数载流子
2.P型半导体 +4).oo(+)oo(+)o 在硅或锗的晶体中 掺入少量的三价元 素,形成P型半导体 负离子 +4 3)○ P型半导体中的载流子是: O空穴 1、自由电子。 ○填补空位○ 少数载流子 +4 2、空穴。 多数载流子
+4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 空穴 2. P型半导体 在硅或锗的晶体中 掺入少量的三价元 素, 形成P 型半导体 +4 +4 硼原子 填补空位 +3 负离子 P 型半导体中的载流子是: 1、自由电子。 2、空穴。 多数载流子 少数载流子