电子技术基础康华光03半导体二极管及其基本电路.ppt

02七月2024电子技术基础康华光03半导体二极管及其基本电路

3.1半导体的基本知识3.1.1半导体材料3.1.2半导体的共价键结构3.1.3本征半导体3.1.4杂质半导体2

3.1.1半导体材料根据物质导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。典型的半导体有硅Si、锗Ge、砷化镓GaAs和一些硫化物、氧化物等。半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。半导体材料多以晶体的形式存在。3

3.1.2半导体的共价键结构晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构共价健共价键中的两个电子，称为价电子（束缚电子）。+4+4+4+4价电子4

3.1.3本征半导体本征半导体——完全纯净的、具有晶体结构的半导体。在绝对0度和没有外界激发时，价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电能力为0，相当于绝缘体。+4+4+4+4价电子5

3.1.3本征半导体当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚成为自由电子。这一现象称为本征激发（也称热激发）。但常温下，通过本征激发产生的载流子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。+4+4+4+4价电子6

价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。价电子自由电子+4+4+4+4空穴7

+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，而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。8

本征半导体的导电机理当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流(1)自由电子作定向运动?电子电流(2)价电子递补空穴?空穴电流注意：温度愈高，载流子的数目愈多，半导体的导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。自由电子和空穴都是载流子。自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。9

半导体的导电特性（本征半导体的导电能力很差）掺杂性:往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显增强。(可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。光敏性:当受到光照时，导电能力明显变化。(可做成各种光敏元件)热敏性:当环境温度升高时，导电能力显著增强。（可做成温度敏感元件，如热敏电阻)10

3.1.4杂质半导体N型半导体——掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）的半导体。在常温下，本征半导体的两种载流子数量还是极少的，其导电能力相当低。在本征半导体中掺入微量的杂质元素，形成杂质半导体。杂质半导体的导电能力将大大提高。11

1.N型半导体（掺入五价元素）在N型半导体中自由电子是多数载流子，它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子,由本征激发形成。SiSiSiSip+多余电子磷原子在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为N型半导体（电子半导体）。施主杂质12

2.P型半导体（掺入三价元素）在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂形成；自由电子是少数载流子，由本征激发形成。掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为P型半导体(空穴半导体)。SiSiSiSiB–硼原子接受一个电子变为负离子空穴杂质半导体对外是否显电性？受主杂质13

掺入杂质对本征半导体的导电性有很大的影响，一些典型的数据如下:T=300K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:n=p=1.45×1010/cm32本征硅的原子浓度:4.96×1022/cm31以上三个浓度基本上依次相差106/cm3。3掺杂后N型半导体中的自由电子浓度:n=5×1016/cm3杂质对半导体导电性的影响