半导体的基础知识.doc

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1、1.1半导体基础知识•:.纯净的具有金属结构的半导体称为本征半导体•:•晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵，称为晶格。•:•本征半导体中有两种载流子1、挣脱共价键束缚的自由电子2、共价键中留下的空位置空穴1.1.1本征半导体现代电子学中，用的最多的半导体是硅和错，它们的最外层电子（价电子）都是四个。通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。本征半导体的导电机理在其它力的作用下，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。本征半导体中电流由两

2、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。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。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。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o•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）。•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型半导体在硅或错晶体中掺入少量的五价元素磷（

3、或镂）,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。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。2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。在硅或错晶体中掺入

4、少量的三价元素，如硼（或钢），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。P型半导体中空穴是多子，电子是少子。杂质半导体的示意表示法GGGGGGOOOOOO@@@©@@••••••(±)••••••@@@@@@••••••••••••P型半导体N型半导体厂杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。.近

5、似认为多子与杂质浓度相等。1.1.3PN结PN结的形成：在同一片半导体基片上，分别制造戶型半导体和川型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了別结。内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。漂移运动•・G©G©G©G©©oCD。©。Go@0Go*@o@oGoGoG。Go空间电荷区，也称耗尽层。•••••••o•••®®®@@•••••®®@@•••••扩散的结果是使空间1坯、-亠电荷区逐渐加宽，空扩散运动I间电荷区越宽。@@©@@@©@@@(±)(±)GGGGGG©@@@©(±)@@©@@@@

6、©©®@@GGGGGG@©©@@@p型区空间电荷注意：1、空间电荷区中没有载流子。2、空间电荷区中内电场阻碍冲的空穴、N区中的电子（都是多子）向对方运动（扩散运动）。3、P区中的电子和N区中的空穴（都是少），数量有限，因此由它们形成的电流很小。oop°oOQQO^©O©Ooo0©©©©®©^©Gi®©*©0^©®*PN结加上正向电压、正耗尽层P区―一N区外电场二内电场U—

7、R向偏置的意思都是:朋吉的单向导电性P区加正、N区加负电压。PN结加正向电压时导通耗尽戻PN结加上反向电压、反向©©®©偏置的意思都是:P区加负

8、、N区加正电压。R000^3000!o1—0

9、Gi®®.®©!®€r®G>—I内电场u^二I呗结加反向电压时截止•PN结伏安特性死区电压硅管U.6V,错管0.2V。导通压降：硅管0・6~0・7V,错管0・2〜0.3V。U反向击穿电压％二极管的极间电容二极管的两极之间有电容，此电容由两部分组成：势垒电容C”和扩散电容C。。势垒电容：势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化时，就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表现出的电容是势垒电容。rK—I'%;20■■0©■ny•in•二e00QIPN结的势垒电容扩散电容

10、：为了形成正向电流（扩散电流），注入P区的少子（电子）在P区有浓度差，越靠近PW结浓度越大，即在P区有电子的积累。同理，在N区有空穴的积累。正向电流大，积累的电荷多。这样所产生的电容就是扩散电容Cq。P区少了浓度分布曲线