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图1半导体器件
根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。
铜铝金
semiconductorsemiconductor
硅Si、锗Ge
砷化镓GaAs
碳化硅SiC
氮化镓GaN
硅片锗晶体管
特点：
砷化镓GaAs：高速场合
掺杂、热刺激或
碳化硅SiC、氮化镓GaN：
高温高频、抗辐射、大功率光照时，导电能
力显著改变。
原子模型
原子模型
硅的三维晶格结构图硅的二维晶格结构图
T=0K和无外界激发时，没有自由运动的带电粒子（载流子）。
本征半导体：一种成分纯净、结构完整的半导体晶体。
空穴——共价键中的空位。
电子空穴对——由热激发而产生的自
由电子和空穴对。
由于随机热振动致使共价键被打破
（本征激发）
而产生空穴－电子对
复合—自由电子与空穴相遇，结合形
成新的共价键
本征激发和复合在一定温度下会达到动态平衡。
电子与空穴的移动
半导体导电的特点：
1、两种载流子参与导电；
2、外电场作用产生电流，电
流大小与载流子数目有关；
3、导电能力随温度增加而增加。
1T=300K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:
n=p=1.4×1010/cm3
2本征硅的原子浓度:
4.96×1022/cm3
N型半导体——掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。
本征半导体大量电子
5价磷
自由电子是多数载流子（多子），主要由杂质原子提供；
空穴是少数载流子（少子），由热激发形成。
提供自由电子的五价杂质原子，称为施主杂质。
P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）的半导体。
本征半导体大量空穴
3价硼
自由电子是少数载流子，由热激发形成。
空穴是多数载流子，主要由掺杂形成；
空穴容易俘获或者接受电子，称为受主杂质。
杂质对半导体导电性的影响
1T=300K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:
n=p=1.4×1010/cm3
2掺杂后N型半导体中的自由电子浓度:
n=5×1016/cm3
3本征硅的原子浓度:
4.96×1022/cm3
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以上三个浓度基本上依次相差约10/cm。
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