常用半导体器件--ppt课件.ppt

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1、第一章常用半导体器件第一章常用器件半导体金属惰性气体硅、锗<4>4=4小易大二者之间不易二者之间半导体1.1.1本征半导体1.1半导体基础知识纯净的晶体结构的半导体无杂质???GeSi半导体硅和锗的最外层电子（价电子）都是四个。结构特点通过一定的工艺过程，可将其制成晶体。即为本征半导体Intrinsicsemiconductor本征半导体的结构示意图+4+4+4+4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。共用电子常温下价电子很难脱离共价键成为自由电子导电能力很弱Shareelectron+4+4+4+4热和光

2、的作用自由电子空穴一些价电子获得足够的能量而脱离共价键束缚电子空穴对本征激发（热激发）带正电带负电游离的部分自由电子也可能回到空穴中去，称为复合Intrisicexcitation+4+4+4+4在其它力的作用下，空穴吸引附近的电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移。空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子。本征半导体的两种载流子温度越高，载流子的浓度越高，导电能力越强。温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素。这是半导体的一大特点。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体中电流由两部分组成：1.自由

3、电子移动产生的电流。2.空穴移动产生的电流。在本征半导体中掺入少量合适的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。1.1.2杂质半导体N型半导体+4+4+5+4磷原子多余电子掺入少量的五价元素磷（或锑）取代，形成共价键多出一个电子磷原子成为不能移动的正离子施主原子Impuritysemiconductor+4+4+5+4N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（

4、多子），空穴称为少数载流子（少子）。Negative+4+4+3+4空位硼原子空穴P型半导体掺入少量的三价元素硼（或铟）取代，形成共价键产生一个空位吸引束缚电子来填补受主原子硼原子成为不能移动的负离子空穴是多子，电子是少子Positive(3)、杂质半导体的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半导体++++++++++++++++++++++++N型半导体杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。小结4、P型半导体中空穴是多子，自

5、由电子是少子。N型半导体中自由电子是多子，空穴是少子。5、半导体的导电能力与温度、光强、杂质浓度和材料性质有关。1、半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间。2、在一定温度下，本征半导体因本征激发而产生自由电子和空穴对，故其有一定的导电能力。3、本征半导体的导电能力主要由温度决定；杂质半导体的导电能力主要由所掺杂质的浓度决定。一、PN结的形成利用掺杂工艺，将P型半导体和N型半导体制作在同一块硅片上，在它们的交界面处就形成了PN结。1.1.3PN结N型半导体P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++

6、++++++++++++++++PN结－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++物质因浓度差会产生扩散运动N区自由电子浓度远高于P区。P区空穴浓度远高于N区。自由电子空穴空间电荷区，也称耗尽层。扩散的结果是产生空间电荷区。－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++内电场E+-在电场力作用下，载流子产生的运动称为漂移运动自由电子空穴电位VV0最终扩散和漂移这一对相反的运动达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区

7、的厚度固定不变。多子的扩散运动空间电荷区形成内电场内电场促使少子漂移内电场阻止多子扩散总结因浓度差由杂质离子形成空间电荷区达到平衡，空间电荷区宽度固定不变二、PN结的单向导电性－－－－++++REPN结正向偏置内电场外电场变薄PN+_外加电源将使扩散运动源源不断的进行，形成正向电流，PN结导通forwardbiasPN结反向偏置－－－－++++内电场外电场变厚NP+_内电场被被加强，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。PN结截止REReversebiasPN结加正向电压时，呈现低电阻，具有

8、较大的正向扩散电流；由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流，PN结截止。总结Unilateralconductivity三、PN结VCR方程PN结两端的外电压u与流过PN结的电流i之间的关系UT:温度电压当量，=kT/q，一般取值为2