半导体器件基础第1讲

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4、。导体：容易导电的物质，如铜、铝、铁、银等。绝缘体：不导电的物质，如塑料、陶瓷、石英、橡胶等。半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。常用的有硅(Si)、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)等。硅原子锗原子硅和锗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。1.1.2本征半导体本征半导体的共价键结构束缚电子在绝对温度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。本征半导体——纯净且晶格方向一致的半导体晶体。制造半导体

5、器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”。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，称为自由电子。自由电子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。+4+4+4+4+4+4+4+4+4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。自由电子+4+4+4+4+4

6、+4+4+4+4空穴电子空穴对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。本征半导体的导电机理：在常温下(T=300K)，硅：锗：原子密度：两种半导体导电性能都很弱本征半导体存在数量相等的两种载流子：自由电子和空穴。电子与空穴电荷量相等，极性相反。本征半导体的导电机理总结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

7、的外部因素，这是半导体的一大特点。1.1.3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。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。使自由电子浓度大大增加的杂质半导体称为N型半导体（电子半导体），使空穴浓度大大增加的杂质半导体称为P型半导体（空穴半导体）。N-NegativeP-Positive1.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。N型半导体多余电子磷原子硅原子多数载流子——自由电子少数载流子——空穴++++++++++++N型半导体施主离子自由电子电子空穴对N

8、型半导体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。掺杂元素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）。在本征半导体中掺入三价杂质元素，例