第1章半导体器件基础.ppt

模拟电子技术根底哈工大〔威海〕电子科学与技术系韩良办公地点：H613

2025/3/9韩良2第1章半导体器件根底1.1半导体的根本知识1.3半导体二极管1.4双极型晶体管1.5场效应管1.2PN结及其单向导电性

2025/3/9韩良31.1半导体的根本知识

2025/3/9韩良4什么是半导体？导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。

2025/3/9韩良5半导体的导电特性：(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。掺杂性：纯洁的半导体中掺入某些杂质，其导电能力明显改变(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，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等)。热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强

2025/3/9韩良61.1.1本征半导体硅的原子结构应用最多的本征半导体为锗和硅，它们各有四个价电子，都是四价元素。完全纯洁的、具有晶体结构的锗、硅、硒，称为本征半导体。

2025/3/9韩良71.1.1本征半导体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。SiSiSiSi价电子纯洁的半导体其所有的原子根本上整齐排列，形成晶体结构，所以半导体也称为晶体。“晶体管”

2025/3/9韩良8SiSiSiSi价电子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〕。本征半导体的导电机理本征激发：空穴温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。自由电子

2025/3/9韩良9SiSiSiSi价电子本征半导体的导电机理空穴自由电子常温300K时：电子空穴对的浓度硅：锗：绝对温度为0时：自由电子和空穴的浓度均为零，本征半导体成为绝缘体。

2025/3/9韩良10SiSiSiSi在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动〔相当于正电荷的移动〕。自由电子在运动中遇到空穴后，两者同时消失，称为复合现象。本征半导体的导电机理SiSiSiSi

2025/3/9韩良11当半导体两端加上外电压时，载流子定向运动〔漂移运动〕，在半导体中将出现两局部电流。(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：(1)本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差；(2)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到达动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。半导体有两种导电粒子〔载流子〕：自由电子、空穴本征半导体的导电机理

2025/3/9韩良121.1.2N型半导体和P型半导体掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或N型半导体。掺入五价元素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在本征半导体中掺入微量的杂质〔某种元素〕,形成杂质半导体。多数载流子〔多子〕：自由电子少数载流子〔少子〕：空穴

2025/3/9韩良13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，称为空穴半导体或P型半导体。掺入三价元素SiSiSiSi多子：空穴少子：自由电子B–硼原子接受一个电子变为负离子空穴无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。1.1.2N型半导体和P型半导体

2025/3/9韩良141.在杂质半导体中多子的数量与〔a.掺杂浓度、b.温度〕有关。2.在杂质半导体中少子的数量与