电子技术第01讲（半导体器件）ppt课件.ppt

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1、1第1讲第14章半导体器件14.1半导体的基础知识，P型硅，N型硅14.2PN结14.3半导体二极管14.4稳压二极管14.5半导体三极管14.6光电器件214.1.1本征半导体现代电子学中，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。Si硅原子Ge锗原子§14.1半导体的基本知识3通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为本征半导体。在硅和锗晶体中，每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。4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5共价键中的

2、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+46空穴：在电子挣脱共价键的束缚成为自由电子后，共价键中就留下一个空位，称为空穴。一般情况下，原子是中性的，当电子挣脱共价键的束缚成为自由电子后，原子的中性便被破坏，而显示带正电。几个概念激发：共价键中的电子获得能量（温度升高或光照等）后挣脱原子核的过程。自由电子：价电子激发后变成为自由

3、电子。载流子：半导体中的自由电子和空穴统称为载流子。7空穴电流：在外电场的作用下，有空穴的原子可以吸收相邻原子中的价电子，填补空穴。同时，在失去了一个价电子的相邻原子的共价键中出现另一个空穴，它也可以再由其相邻原子中的价电子来递补，而在该原子中又出现一个空穴。如此下去，就好像空穴在运动。如此形成的电流成为空穴电流。本征半导体的导电作用电子电流：加上外电场时，自由电子的定向运动产生的。8+4+4+4+49几点注意：（1）空穴运动与自由电子运动方向相反，而电子带负电，故可视为空穴带正电。（2）自由电子与空穴成对的产生，又成对的复合（即自由电子返回共价键

4、的空位），温度一定时电子空穴对的产生和复合达到平衡，半导体中的载流子数目便维持一定。（3）本征半导体受到热能激发而产生的载流子数目是极少的，故其类似绝缘体。（4）载流子数目随温度的升高而增多，温度对半导体器件的导电性能有影响，这是半导体器件工作不稳定的一个重要因素。1014.1.2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。载流子：电子，空穴N型半导体（主要载流子为电子，电子半导体）P型半导体（主要载流子为空穴，空穴半导体）11N型半导体（电子半导体）N----Nega

5、tive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，其中四个与相临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,磷原子带正电。多数载流子（多子）：自由电子；少数载流子（少子）：由热能激发产生的空穴。硅或锗+少量磷N型半导体12N型半导体多余电子磷原子硅原子+N型硅表示SiPSiSi13P型半导体（空穴半导体）P----Positive在硅或锗晶体中掺入少量的三

6、价元素，如硼（或铟），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，与相临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，硼原子带负电。多数载流子（多子）：空穴；少数载流子（少子）：由热能激发产生的自由电子。硅或锗+少量硼P型半导体14空穴P型半导体硼原子P型硅表示SiSiSiB硅原子空穴被认为带一个单位的正电荷，并且可以移动。15杂质半导体的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半导体+++++++++

7、+++++++++++++++N型半导体1614.2.1PN结的形成在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN结。§14.2PN结及半导体二极管17P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++++++++++++++扩散运动（多子）内电场E漂移运动（少子）空间电荷区PN结处载流子的运动18扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，扩散越强则空间电荷区越宽。漂移运动P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体+++++++++++

8、+++++++++++++扩散运动内电场EPN结处载流子的运动内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。19漂