运城学院Yuncheng University第一章常用半导体器件$ 1.1半导体基础知识$ 1.2半导体二极管$1.3晶体三极管机电工程系
机电工程系 机 电 工 程 系 第 一 章 常 用 半 导 体 器 件 §1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管
运城学院Yuncheng University81.1半导体基础知识一、导体、半导体和绝缘体导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡胶、陶瓷、塑料和石英。半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化和一些硫化物、氧化物等。机电工程系
机电工程系 机 电 工 程 系 §1.1 半导体基础知识 一、导体、半导体和绝缘体 导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。 绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡胶、陶瓷、塑 料和石英。 半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半 导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等
运城学院Yuncheng University硅原子锗原子机电工程系
机电工程系 机 电 工 程 系 si 硅原子 Ge 锗原子 +4
运城学院Yuncheng University二、本征半导体本征半导体是纯净的具有晶体结构的半导体。无杂质稳定的结构纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”。机电工程系
机电工程系 机 电 工 程 系 本征半导体是纯净的具有晶体结构的半导体。 无杂质 稳定的结构 二、本征半导体 纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”
运城学院Yuncheng University1、本征半导体的晶体结构在绝对温度T=OK时，共价键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。机电工程系
机电工程系 机 电 工 程 系 1、本征半导体的晶体结构 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 共价键 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
运城学院Yuncheng University当温度升高或受到2、本征半导体中的两种载流子光的照射时，束缚电子能量增高，有的电子可以挣+4脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子+4+4A自由电子产生的同时空穴在其原来的共价键中就出现自由电子了一个空位，称为空穴。+4这一现象称为本征激发，也称热激发机电工程系
机电工程系 机 电 工 程 系 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。 2、本征半导体中的两种载流子
运城学院Yuncheng University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。与本征激发相反现象一一复合+4在一定温度下，本征激发和复合同时进行，达到动态平衡。电子空穴空穴对的浓度一定。自由电子常温300K时（26.85C）：硅：1.4x10l0cm电子空穴对的浓度电子空穴对锗:2.5×1013cm机电工程系
机电工程系 机 电 工 程 系 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（26.85 oC）： 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运城学院Yuncheng University导电机制自由电子电子流自由电子带负电荷y载流子十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，导电性变化机电工程系
机电工程系 机 电 工 程 系 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
运城学院Yuncheng University三、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(Negative)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。机电工程系
机电工程系 机 电 工 程 系 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(Negative)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。 三、杂质半导体
运城学院Yuncheng UniversityN型半导体硅原子自由电子N型半导体多余电子磷原子X施主原子多数载流子一自由电子空穴少数载流子机电工程系
机电工程系 机 电 工 程 系 N型半导体 多余电子 磷原子 硅原子 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +5 多数载流子——自由电子 少数载流子—— 空穴 + + + + + + + + + + + + N型半导体 施主原子 自由电子