电工第14章 半导体器件 ①.ppt

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1、《电工及工业电子学A(2)》电子技术《电工及工业电子学A(2)》电子技术模拟电路数字电路第14章第15章第16章第17章第20章第21章第18章第14章半导体器件14.3二极管14.4稳压二极管14.5双极型晶体管14.2PN结及其单向导电性14.1半导体的导电特性14.6光电器件14.1半导体的导电特性一、什么是半导体导电能力介于导体与绝缘体之间的物体，都是半导体。如：硅、锗、硒、砷化镓以及大多数金属氧化物和硫化物等都是半导体。二、半导体的导电特性：1、温度特性：2、光照特性：3、掺杂特性：很多半导体的导

2、电能力在不同条件下有很大的差别。当环境温度升高时，导电能力显著增强。当受到光照时，导电能力明显变化。往纯净的半导体中掺入杂质，导电能力明显改变。第14章半导体器件14.1.1本征半导体所谓本征半导体就是完全纯净的、具有晶体结构的半导体。我们将半导体提纯以后，所有的原子基本上都是整齐排列在一起，这种结构称为晶体结构。所以我们也常把半导体称为晶体。那么什么是本征半导体呢?14.1.1本征半导体Si（14）目前用得最多的半导体是硅和锗。+4硅和锗都是四价元素。它们的化学性质是一样的，但要注意，Si和Ge的最外层的

3、4个电子所受到束缚力是不一样的。Ge（32）K层L层M层N层1s22s22p63s23p21s22s22p63s23p63d104s24p2+14（2）（8）（18）82184+32本征半导体的导电机理14.1.1本征半导体晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构共价健共价键中的两个电子，称为价电子。SiSiSiSi价电子本征半导体的导电机理14.1.1本征半导体价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。晶体中原子

4、的排列方式硅单晶中的共价健结构共价健共价键中的两个电子，称为价电子。SiSiSiSi价电子空穴自由电子这一现象称为本征激发。本征半导体的导电机理14.1.1本征半导体晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构共价健SiSiSiSi价电子空穴自由电子这一现象称为本征激发。温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。本征半导体的导电机理14.1.1本征半导体晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构共价健SiSiSiSi价电子空穴自由电子在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相

5、当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。本征半导体的导电机理14.1.1本征半导体硅单晶中的共价健结构SiSiSiSi在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。本征半导体的导电机理14.1.1本征半导体硅单晶中的共价健结构SiSiSiSi在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流:(1)自由电子作定向

6、运动电子电流(2)价电子递补空穴空穴电流本征半导体的导电机理14.1.1本征半导体硅单晶中的共价健结构SiSiSiSi当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流:(1)自由电子作定向运动电子电流(2)价电子递补空穴空穴电流自由电子和空穴都称为载流子。本征半导体的导电机理14.1.1本征半导体注意：(1)本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差；(2)温度愈高，载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。本征半导体自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复

7、合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。14.1.2N型半导体和P型半导体掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或N型半导体。掺入五价元素SiSiSiSip+多余电子磷原子在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,就形成杂质半导体。在N型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。动画14.1.2N型半导体和P型半导体SiSiSiSip+在本征半导体中掺入微量的杂质（某种

8、元素）,就形成杂质半导体。在N型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。++++++++++++++++++++++++14.1.2N型半导体和P型半导体掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或P型半导体。掺入三价元素SiSiSiSi在P型半导体中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。B–硼原子接受一个电子变为负离子空穴动画无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电