[工學(xué)]電子線路課件(已修改)
2024-10-28 18:38 本頁面
【正文】 第 一 章 晶 體 二 極 管 晶體二極管 ? 結(jié)構(gòu)示意圖 ? 典型的封裝形式 半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)知識 半導(dǎo)體 ： 有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為 半導(dǎo)體 ，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。 半導(dǎo)體的特點： ?當(dāng)受外界熱和光的作用時，它的導(dǎo)電能力明顯變化。 ?往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會使它的導(dǎo)電能力明顯改變。 典型的半導(dǎo)體有硅 Si和鍺 Ge以及砷化鎵 GaAs等 。 半導(dǎo)體的電阻率為 103～ 109 ?*cm。 本征半導(dǎo)體 對于半導(dǎo)體中常用的硅和鍺，它們原子的最外層電子都是 4個，即有 4個價電子。 一、 本征半導(dǎo)體 硅或鍺晶體的四個價電子分別與周圍的四個原子的價電子形成 共價鍵。 共價鍵中的價電子為這些原子所共有，并為它們所束縛，在空間形成排列有序的晶體。如圖所示 ： 它們稱為單晶，是制造半導(dǎo)體的基本材料。 制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料的純度要達到%，常稱為 “ 九個 9”。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。 本征半導(dǎo)體 —— 化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體。 二、 本征激發(fā)和復(fù)合 當(dāng)導(dǎo)體處于熱力學(xué)溫度 0 K時，導(dǎo)體中沒有自由電子。當(dāng)溫度升高或受到光的照射時，價電子能量增高，有的價電子可以掙脫原子核的束縛，而參與導(dǎo)電，成為 自由電子 。這一現(xiàn)象稱為 本征激發(fā) （也稱熱激發(fā)）。自由電子產(chǎn)生的同時，在其原來的共價鍵中就出現(xiàn)了一個空位，原子的電中性被破壞，呈現(xiàn)出正電性，其正電量與電子的負電量相等，人們常稱呈現(xiàn)正電性的這個空位為 空穴 。 因熱激發(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是同時成對出現(xiàn)的，稱為 電子空穴對 。游離的部分自由電子也可能回到空穴中去，稱為 復(fù)合 ， 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理 自由電子的定向運動形成了 電子電流 ， 空穴的定向運動也可形成 空穴電流 ， 它們的方向相反 。 本征半導(dǎo)體中電流由兩部分組成： 1. 自由電子移動產(chǎn)生的電流。 2. 空穴移動產(chǎn)生的電流。 溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強，溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個重要的外部因素，這是半導(dǎo)體的一大特點。 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于 載流子的濃度 。 三、 熱平衡載流子濃度 溫度一定時，半導(dǎo)體中的本征激發(fā)和復(fù)合會在某一平衡載流子濃度值上達到動態(tài)平衡。 此時熱平衡載流子濃度為 : kTEATn 22/3ig0e?? 雜質(zhì)半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。成為雜質(zhì)半導(dǎo)體 N 型半導(dǎo)體： 摻入五價元素的雜質(zhì)，可使晶體自由電子濃度大大增加，也稱為（電子 型半導(dǎo)體）。 P 型半導(dǎo)體： 摻入三價元素的雜質(zhì)，可使晶體空穴濃度大大增加，也稱為（空穴 型 半導(dǎo)體）。 一、 N 型半導(dǎo)體 在硅或鍺晶體中摻入少量的五價元素磷（或銻），晶體點陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，磷原子的最外層有五個價電子，其中四個與相鄰的 半導(dǎo)體原子形成共價鍵，必定多出一個電子，這個電子幾乎不受束縛，很容易被激發(fā)而成為自由電子，這樣磷原子就成了不能移動的帶正電的離子。每個磷原子給出一個電子，稱為 施主原子 。 N 型半導(dǎo)體中的 自由電子濃度大 大增加，而空穴 濃度由于和自由
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1