第1章-常用半导体器件ppt课件.ppt

《第1章-常用半导体器件ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第1章常用半导体器件1.1半导体基础知识1.2半导体二极管1.3半导体三极管1.4场效应管寻汤裴位抿溪钧哨敏风垢盔尤脆团张计弃们础蔬暴顷滥庸扛脆刨详连迁弄第1章-常用半导体器件第1章-常用半导体器件1.1半导体基础知识在自然界中存在着许多不同的物质，根据其导电性能的不同大体可分为导体、绝缘体和半导体三大类。将很难导电、电阻率大于1010Ω·cm的物质，称为绝缘体。例如：塑料、橡胶、陶瓷等材料;将很容易导电、电阻率小于10-4Ω·cm的物质，称为导体。例如：铜、铝、银等金属材料;将导电能力介于导体

2、和绝缘体之间、电阻率在10-3~109Ω·cm范围内的物质，称为半导体。常用的半导体材料：硅（Si)和锗(Ge)。掌消库胆媳痴附浆颁挝班很尹垛坐乐带冻兹壮醇鸣躯客辆打鸡彻诞橙氖措第1章-常用半导体器件第1章-常用半导体器件半导体的热敏特性、光敏特性和掺杂特性：热敏特性：纯净的半导体硅，当温度从30℃升高到40℃时，电阻率减小一半；而从30℃到100℃时，铜的电阻率减少不到一半。掺杂特性：纯净硅在室温时的电阻率为2.14×105Ω·cm，如果在纯净硅中掺入百万分之一浓度的磷原子，此时硅的纯度仍可高

3、达99.9999％，但它的电阻率却下降到0.2Ω·cm，几乎减少到原来的百万分之一。利用半导体的热敏特性和光敏特性可制作各种热敏元件和光敏元件，利用掺杂特性制成的PN结是各种半导体器件的主要组成部分。窝粱懂凑椭句缚馋倾哼艺骇氧柴菊肃丰阀墨技吩电嗣察巢秧肥猿耗粮彻覆第1章-常用半导体器件第1章-常用半导体器件1.1.1本征半导体纯净的单晶半导体称为本征半导体，即不含任何杂质，结构完整的半导体。1．本征半导体的晶体结构常用的半导体材料硅（Si）和锗（Ge）的原子序数分别为14和32，它们的原子结构如

4、图1-1（a）和（b）所示。图1-1硅和锗的原子结构模型(a)硅；(b)锗；(c)原子简化模型俞叛谍客窥驴裂客压伪舔苗牺携失给靳摇言双忻练字捂做李膜隆戈铜范芯第1章-常用半导体器件第1章-常用半导体器件硅和锗都是晶体，晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵——称为晶格。整块晶体内部晶格排列完全一致的晶体称为单晶。硅和锗的单晶体即为本征半导体。图1-2硅和锗晶体共价键结构示意图鸵治誓杉寝玖练伪抚躲膳辆民夕显罩偏氖然驰浆柜尸汽爸垣畅柿催半侵盲第1章-常用半导体器件第1章-常用半导体器件2．本征半导体中

5、的两种载流子在绝对零度（T=-273℃或T=0K）下，本征半导体中的每个价电子都被束缚在共价键中，不存在自由运动的电子，本征半导体相当于绝缘体。在室温下（T=27℃或T=300K），本征半导体中一部分价电子因受热而获得足够的能量挣脱共价键的束缚成为自由电子，与此同时，在该共价键上留下了空位，这个空位称为空穴。由于本征半导体在室温下每产生一个自由电子必然会有一个空穴出现，即电子与空穴成对产生，称之为电子-空穴对。通常将运载电荷的粒子称为载流子。这种由于本征半导体受热而产生电子-空穴对的现象称为本征

6、激发。天峡涂霹仔恳吨事伙捕深猛怜禁患辫纱雕礁膏秉翟坍芬拜溺暮栗冀邑自梳第1章-常用半导体器件第1章-常用半导体器件本征半导体导电依靠两种载流子-自由电子和空穴可把空穴看成带正电的粒子，在外加电场作用下可以自由的在晶体中运动，也是一种载流子。有些自由电子和空穴在运动中相遇，空穴又被自由电子填入，电子空穴成对消失，这种现象称为复合。泌愈岭挨饶愤所谓猪周霞孤戏扭寇耸际勃狗车商淡叉该胖杀嗓映居洞过数第1章-常用半导体器件第1章-常用半导体器件3．热平衡载流子的浓度在本征半导体中不断地进行着激发与复合两种

7、相反的过程，当温度一定时，两种状态达到动态平衡，即本征激发产生的电子-空穴对，与复合的电子-空穴对数目相等，这种状态称为热平衡状态。半导体中自由电子和空穴的多少分别用浓度（单位体积中载流子的数目）ni和pi来表示。热平衡状态下的本征半导体：其载流子的浓度是一定的，并且自由电子的浓度和空穴的浓度相等。绥靖舆蹭替袄东沪北渺把泻岂豌臭踪席驴葵皿啮迈闭惫供阀民庄诈耍樟娠第1章-常用半导体器件第1章-常用半导体器件式中：浓度单位为cm-3，K是常量（硅为3.88×1016cm-3K-3/2，锗为1.76×

8、1016cm-3K-3/2），T为热力学温度，k是玻尔兹曼常数（8.63×10-5eV/K），Eg0是T=0K(即-273℃)时的禁带宽度(硅为1.21eV，锗为0.785eV)。（1-1）本征半导体的载流子浓度和温度、材料有关。尽管本征半导体在室温情况下具有一定的导电能力，但是，载流子的数目远小于原子数目，因此本征半导体的导电能力是很低的。蚊拧墅帅僳哗谗埂刑隆迢爹都考禾瞻慧颠饱然廓矿启尝厌竿盂答肛衙瞧卸第1章-常用半导体器件第1章-常用半导体器件1.1.2杂质半导体利用半导体的掺杂特性，人为的