第一章半导体器件基础 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场效应管
第一章 半导体器件基础 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 场效应管
1.1半导体的基本知识 半导体的基本概念： 在物理学中。根据材料的导电能力，可以 将他们划分导体、绝缘体和半导体。 导体：电阻率小于1042cm的物质称为导体。 绝缘体：电阻率大于109Ωcm的物质称为绝缘体 半导体：电阻率介于导体与绝缘体之间的物质
1.1 半导体的基本知识 半导体的基本概念： 在物理学中。根据材料的导电能力，可以 将他们划分导体、绝缘体和半导体。 导体：电阻率小于10-4 cm的物质称为导体。 绝缘体：电阻率大于109 cm的物质称为绝缘体 半导体：电阻率介于导体与绝缘体之间的物质
半导体两个重要的特点 ·1.当半导体在光照或温度升高的条件下， 其导电能力会产生明显变化。 ·2.在纯净的半导体中掺入微量杂质以后， 其导电能力会明显升高
半导体两个重要的特点 • 1.当半导体在光照或温度升高的条件下， 其导电能力会产生明显变化。 • 2.在纯净的半导体中掺入微量杂质以后， 其导电能力会明显升高
典型的半导体是硅Si和锗Ge,它们都是4价元素。 si) G 硅原子 储原子 硅和储最外层轨道上的 四个电子称为价电子
典型的半导体是硅Si和锗Ge，它们都是4价元素。 si 硅原子 G e 锗原子 Ge +44 硅和锗最外层轨道上的 四个电子称为价电子
+4 共价键 +4 +4 ● 1.1.2晶体中的价电子与共价键
1.1.2晶体中的价电子与共价键
一.本征半导体 本征半导体一化学成分纯净的半导体晶体。 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”。 本征半导体的共价键结构 在绝对温度T=0K时， 所有的价电子都被共价键 紧紧束缚在共价键中，不 (+4)，●( 会成为自由电子，因此本 征半导体的导电能力很弱 接近绝缘体。 束缚电子
本征半导体的共价键结构 束缚电子+4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 在绝对温度T=0K时， 所有的价电子都被共价键 紧紧束缚在共价键中，不 会成为自由电子，因此本 征半导体的导电能力很弱 ，接近绝缘体。 一. 本征半导体 本征半导体——化学成分纯净的半导体晶体。 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”
当温度升高或受到 +4 光的照射时，束缚 电子能量增高，有 的电子可以挣脱原 子核的束缚，而参 +400 与导电，成为自由 电子。 空穴 自由电 自由电子产生的 同时，在其原来的共 价键中就出现了一个 空位，称为空穴。 这一现象称为本征激发，也称热激发
这一现象称为本征激发，也称热激发。 当温度升高或受到 光的照射时，束缚 电子能量增高，有 的电子可以挣脱原 子核的束缚，而参 与导电，成为自由 电子。 自由电子 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 空穴 自由电子产生的 同时，在其原来的共 价键中就出现了一个 空位，称为空穴
可见本征激发同时产生 电子空穴对。 (+4 外加能量越高（温度 越高)，产生的电子空 穴对越多。 与本征激发相反的 (+4●(+40 +4) 现象一 复合 空穴 在一定温度下，本征激 自由电子 发和复合同时进行，达 到动态平衡。电子空穴 对的浓度一定。 常温300K时： 硅：1.4×1010 cm 电子空穴对 电子空穴对的浓度 锗：2.5×1013 cm
可见本征激发同时产生 电子空穴对。 外加能量越高（温度 越高），产生的电子空 穴对越多。 与本征激发相反的 现象——复合 在一定温度下，本征激 发和复合同时进行，达 到动态平衡。电子空穴 对的浓度一定。 常温300K时： 电子空穴对的浓度 硅： 3 10 cm 1.410 锗： 3 13 cm 2.510 自由电子 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 空穴 电子空穴对
E 导电机制 +4) 自由电子 (+4 ● +4●● 自由电子 带负电荷电子流 载流子 空穴 带正电荷空穴流 +总电流 本征半导体的导电性取决于外加能量： 温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化
自由电子 带负电荷 电子流 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 自由电子 E － ＋ 载流子 ＋总电流 空穴 带正电荷 空穴流 本征半导体的导电性取决于外加能量： 温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化。 导电机制
二.杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的 半导体称为杂质半导体。 1.N型半导体 在本征半导体中掺入五价杂质元素，例 如磷，砷等，称为N型半导体
二. 杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的 半导体称为杂质半导体。 1. N型半导体 在本征半导体中掺入五价杂质元素，例 如磷，砷等，称为N型半导体