电子技术知识小结：第二章半导体器

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1、第二章半导体器件§2.1半导体的基本知识2.1.1导体、半导体和绝缘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。有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。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。半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。比如：1、当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。（制作特殊器件）2、往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。（有可控性）2.1.2本征半导体一、本征半导体的结构特点现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（

2、价电子）都是四个。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，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，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。硅和锗的共价键平面结构（图）共价键：相邻原子共有价电子所形成的束缚。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。共价键中的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。二、本征半导体的导电机理1、载流子、自由电子和空穴在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时

3、,价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子,它的导电能力为0，相当于绝缘体。载流子：运动的带电粒子称为在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子。同时共价键上留下一个空位，称为空穴。本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。２、本征半导体的导电机理描述本征半导体中电流由两部分组成：自由电子移动产生的电流。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。常温下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。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

4、重要的外部因素，这是半导体的一大特点。（温↑导电能力↑）2.1.3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。N型半导体：使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电P空）一、N型半导体-10-掺入少量的五价元素磷（或锑），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。（N：自由电子+正离子）N型半导体中的载流子是：自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多

5、数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少子）二、P型半导体掺入少量的三价元素，如硼（或铟），多产生一个空穴。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。（P：空穴+负离子）2.2PN结及半导体二极管2.2.1PN结一、PN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。PN结处载流子的运动（看书P40）1、内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。2、扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。3、所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空

6、间电荷区的厚度固定不变。PN结的形成：多子扩散（扩散运动）-形成->空间电荷区-产生->内电场（漂移运动）-使->扩散减弱，漂移增加-扩散电流等于漂移电流->动态平衡-形成->稳定的PN结请注意：1、空间电荷区中没有载流子，所以空间电荷区又称为耗尽层。2、空间电荷区中内电场阻碍P中的空穴、N中的电子（都是多子）向对方运动（扩散运动），故空间电荷区又称为阻挡层。3、P中的电子和N中的空穴（都是少子），数量有限，因此由它们形成的电流很小。在定量计算时往往忽略。二、PN结的特性1.PN结的单向导电性PN结加上正向电压、正向偏置的意思都是：P区加正、N区加负电压。PN结加上反向电压、反向

7、偏置的意思都是：P区加负、N区加正电压。（正向偏置是P接正电压）PN结正向偏置：内电场被削弱，多子的扩散加强能够形成较大的扩散电流（mA)，认为PN结导通。注意：串电阻限流。（正极给P提供正电流，促进扩散）PN结反向偏置：内电场被加强，多子的扩散受抑制。少子漂移加强，但少子数量有限，只能形成较小的反向电流。认为PN结截止。形成的微小电流称为反向饱和电流(㎂)。PN结的导电特性：由上可知，PN结加正向电压时导通，有较大的电流（多子形成）；而加反向电压时截止，仅有反向饱和电流（少子形