数电模电课件全集汇总.ppt

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1、第一章半导体器件软件学院侯刚1主要内容1.1半导体基础知识1.2二极管1.3稳压二极管1.4其它类型二极管1.5半导体三极管1.6场效应管21.1半导体基础知识导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：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。31.1半导体基础知识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。半导体的特点：①热敏性②光敏性③掺杂性41.1.1本征半导体完全纯净的、结构完整的半导体材料称为

2、本征半导体。本征半导体的原子结构及共价键。共价键内的两个电子由相邻的原子各用一个价电子组成，称为束缚电子。51.1.1本征半导体本征激发和两种载流子——自由电子和空穴温度越高，半导体材料中产生的自由电子便越多。束缚电子脱离共价键成为自由电子后，在原来的位置留有一个空位，称此空位为空穴。本征半导体中，自由电子和空穴成对出现，数目相同。61.1.1本征半导体空穴出现以后，邻近的束缚电子可能获取足够的能量来填补这个空穴，而在这个束缚电子的位置又出现一个新的空位，另一个束缚电子又会填补这个新的空位，这样就形成束缚电子填补空穴的运动。为了区别自由电子的运动，称此束缚电子填补

3、空穴的运动为空穴运动。71.1.1本征半导体结论(1)半导体中存在两种载流子，一种是带负电的自由电子，另一种是带正电的空穴，它们都可以运载电荷形成电流。(2)本征半导体中，自由电子和空穴结伴产生，数目相同。(3)一定温度下，本征半导体中电子空穴对的产生与复合相对平衡，电子空穴对的数目相对稳定。(4)温度升高，激发的电子空穴对数目增加，半导体的导电能力增强。空穴的出现是半导体导电区别导体导电的一个主要特征。81.1.2杂质半导体在本征半导体中加入微量杂质，可使其导电性能显著改变。根据掺入杂质的性质不同，杂质半导体分为两类：电子型（N型）半导体和空穴型（P型）半导体。

4、N型半导体：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。91.1.2杂质半导体1、N型半导体在硅（或锗）半导体晶体中，掺入微量的五价元素，如磷（P）、砷（As）等，则构成N型半导体。五价的元素具有五个价电子，它们进入由硅（或锗）组成的半导体晶体中，五价的原子取代四价的硅（或锗）原子，在与相邻的硅（或锗）原子组成共价键时，因为多一个价电子不受共价键的束缚，很容易成为自由电子，于是半导体中自由电子的数目大量增加。自由电子参与导电移动后，在原来的位置留下一个不能移动的正离子。每个五价原子给出一个电子，称

5、为施主原子。101.1.2杂质半导体N型半导体的共价键结构N型半导体中的载流子：(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(多子)，空穴称为少数载流子(少子)。111.1.2杂质半导体2、P型半导体在硅（或锗）半导体晶体中，掺入微量的三价元素，如硼（B）、铟（In）等，则构成P型半导体。三价的元素只有三个价电子，在与相邻的硅（或锗）原子组成共价键时，由于缺少一个价电子，在晶体中便产生一个空位，邻近的束缚电子如果获取足够的能量，

6、有可能填补这个空位，使原子成为一个不能移动的负离子。由于三价原子接受电子，所以称为受主原子。121.1.2杂质半导体P型半导体中的共价键结构P型半导体中空穴是多子，电子是少子。131.1.2杂质半导体杂质半导体的示意表示－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－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。141.1.3PN结及其单向导电性利用半导体的制作工艺，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

7、扩散，在它们的交界面处就形成了PN结。PN结具有单一型半导体所不具有的新特性，利用这种新特性可以制造出各种半导体器件。如二极管、三极管和场效应管等。151.1.3PN结及其单向导电性1、PN结的形成多数载流子因浓度上的差异而形成的运动称为扩散运动。161.1.3PN结及其单向导电性扩散运动的结果，在交界面P区一侧因失去了空穴而出现负离子区；而N区一侧因失去自由电子出现了正离子区。正负离子都被束缚在晶格内不能移动，于是在交界面两侧形成了正、负空间电荷区。在空间电荷区内可以认为载流子已被“耗尽”，故又称耗尽区或耗尽层。171.1.3PN结及其单向导电性空间电荷区出现后

8、，因为正负