第0章半导体基础答辩ppt课件.ppt

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1、第0章半导体器件0.1半导体的基础知识，P型硅，N型硅0.2PN结和半导体二极管0.3半导体三极管0.4场效应管完全纯净的、有完整晶体结构的半导体，称为本征半导体。§0.1半导体的基本知识0.1.1本征半导体(intrinsicsemiconductors)物质的导电性取决于原子结构----导体、半导体、绝缘体现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。Si硅原子Ge锗原子在硅和锗晶体中，每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。通过一定的工艺过程，可以将半导体制成单晶体。原子在空间形成

2、排列整齐的点阵：晶格1.本征半导体晶体结构:共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。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。共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。+4+4+4+4一定温度条件下，本征半导体中激发产生的与复合掉的自由电子与空穴对数目相等，达到动态平衡。复合现象：自由电子运动中，自由电子填补空穴的现象本征激发：极少数价电子在热激发下，成为自由电子动画1-12.本征半导体中的载流

3、子:外加一电场，自由电子定向移动，形成电子电流；空穴也定向移动，形成空穴电流。载流子：运载电荷的粒子。本征半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。Freeelectronandcarrier动画1-2注:导体中有一种载流子,即自由电子导电。0.1.2杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。载流子：电子，空穴N型半导体(Ntypesemiconductors)（多子为电子，少子为空穴）P型半导体(Ptypesemiconductors)（多子为空穴，少

4、子为电子）N型半导体（掺五价元素）多余电子获很少能量可成为自由电子磷原子硅原子+N型硅表示SiPSiSiNegative（负）自由电子为多子；空穴为少子施主原子(正离子)自由电子空位P型半导体（掺三价元素）硼原子P型硅表示SiSiSiB硅原子当硅原子外层电子由于热运动填补空位时，在硅原子共价键中产生一个空穴。空穴为多子；自由电子为少子Positive（正）受主原子(负离子)空穴杂质半导体的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半导体++++++++++++++++++++++++N型半导体0.2.1PN结的

5、形成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，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN结。§0.2PN结及半导体二极管PNJunctionandsemiconductorsdiodeP型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++++++++++++++扩散运动内电场E漂移运动空间电荷区PN结处载流子的运动扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。漂移运动P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++++++++++

6、++++扩散运动内电场EPN结处载流子的运动内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。漂移运动P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++++++++++++++扩散运动内电场EPN结处载流子的运动所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。动画1-3PN结正向偏置－－－－++++内电场减弱，使扩散加强，扩散飘移，正向电流大空间电荷区变薄PN+_正向电流0.2.2PN结的单向导电性动画1-4PN结反向偏置+－－－－

7、++++空间电荷区变厚NP_++++－－－－内电场加强，使扩散停止，有少量飘移，反向电流很小反向饱和电流很小，A级动画1-5PN结的电流方程PN结的伏安特性UT26mV（thermalvoltage）正向特性反向特性击穿区反向电流很小，少子漂移电流，和温度有关U较小时，外电场不足于克服内电场对扩散运动造成的阻力，I很小（死区），当U>UON时，I显著增加反向电压超过一定数值后，反向电流急剧增加二、雪崩击穿（AvalancheMultiplication）当PN结的掺杂浓度很高时，耗尽层将变的很薄，加上不大的反向电压，就能建立很

8、强的电场，足以把价电子直接从共价键中拉出来，产生自由电子-空穴对，称为场致激发，场致激发能够产生大量的载流子，使PN结的反向电流剧增，呈现反向击穿现象。一般，击穿电压在6V以下的属于齐纳击穿，6V以上的主要是雪崩击穿。6V左右，两种击穿都有。PN结