半导体材料及其特性.ppt

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1、1.1半导体材料及其特性1.1.1本征半导体1.1.2杂质半导体1.1.3漂移和扩散电流*1.1.4过剩载流子由导电能力的不同，物质可分为导体(Conductors)、绝缘体(Insulators)和半导体(Semiconductors)。1.1.1本征半导体IntrinsicSemiconductor砷化镓GaAs半导体Semiconductor单质半导体Elemental～化合物半导体Compound～硅Si和锗Ge半导体导电特性温敏掺杂光敏1.1.1本征半导体IntrinsicSemiconduc

2、tor本征半导体是一种完全纯净、结构完整的半导体。根据导电能力(电阻率)的不同，物质可分为导体(Conductors)、绝缘体(Insulators)和半导体(Semi-conductors)。1.1.1本征半导体IntrinsicSemiconductor一、半导体的共价键(covalentbonds)结构1.硅的原子结构简化模型+4价电子（valenceelectrons）2.硅晶体共价键结构空间四面体结构显示共价键形成的二维晶体结构1.1.1本征半导体IntrinsicSemiconductor1

3、.1.1本征半导体IntrinsicSemiconductor绝对温度T=0K1.1.1本征半导体IntrinsicSemiconductor二、热激发1.自由电子空穴对x1x2x31.1.1本征半导体电子空位x2x1x1x2x3x3半导体区别于金属导体的一个重要特点:在半导体中有自由电子和空穴两种载流子(carriers)。结论：2.空穴的导电作用3.本征载流子浓度(intrinsiccarrierconcentrations)1.1.1本征半导体IntrinsicSemiconductor本征半导体

4、中虽然存在两种载流子，但因本征载流子的浓度很低，所以总的来说导电能力很差。结论1：T=300K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:n=p=1.5×1010/cm31本征硅的原子浓度:5×1022/cm32本征半导体载流子浓度随着温度的升高，增加较快，因此与温度密切相关。结论2：end1.1.2杂质半导体ExtrinsicSemiconductor在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电特性发生显著变化。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。N型半导体——掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。P型半

5、导体——掺入三价杂质元素（如硼）的半导体。杂质杂质1.1.2杂质半导体ExtrinsicSemiconductor1.N型半导体在N型半导体中自由电子（Negative）是多数载流子，它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子,由本征激发形成。1.1.2杂质半导体ExtrinsicSemiconductor1.N型半导体在N型半导体中自由电子（Negative）是多数载流子，它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子,由本征激发形成。杂质杂质1.1.2杂质半导体ExtrinsicSemiconductor2.P

6、型半导体在P型半导体中空穴(Positive)是多数载流子，它主要由掺杂形成；自由电子是少数载流子，由本征激发形成。1.1.2杂质半导体ExtrinsicSemiconductor2.P型半导体在P型半导体中空穴(Positive)是多数载流子，它主要由掺杂形成；自由电子是少数载流子，由本征激发形成。1.1.2杂质半导体ExtrinsicSemiconductorN型P型杂质半导体中载流子来源于两个方面：一是由本征激发产生的自由电子空穴对；另一方面是用掺杂的方法，由杂质原子提供的自由电子（N型）或空穴（

7、P型）。end总结：1.1.3漂移和扩散电流DriftandDiffusionCurrents一、漂移电流(driftcurrents)1.1.3漂移和扩散电流DriftandDiffusionCurrents二、扩散电流(diffusioncurrents)在一块本征半导体的两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体。SemiconductorMaterialsandProperties1.1半导体材料及其特性小结本征半导体、杂质半导体自由电子、空穴N型半导体、P型半导体多数载流子、少数载

8、流子end漂移电流、扩散电流