半導(dǎo)體的基本知識(shí)ppt課件(已修改)
2025-05-18 12:48 本頁(yè)面
【正文】 內(nèi)容簡(jiǎn)介 習(xí)題解答 內(nèi)容簡(jiǎn)介 1. 半導(dǎo)體材料 根據(jù)物體導(dǎo)電能力 (電阻率 )的不同，來(lái)劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。 導(dǎo) 體 ： ρ10－ 4Ωcm 絕緣體 ： ρ109Ωcm 半導(dǎo)體 ：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間。 2. 半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu) 典型的元素半導(dǎo)體有 硅 Si和 鍺 Ge ，此外，還有化合物半導(dǎo)體 砷化鎵 GaAs等。 本征半導(dǎo)體 ：化學(xué)成分純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能是由其原子結(jié)構(gòu)決定的， 就元素半導(dǎo)體硅和鍺而言，其 原子序數(shù)分別為 14和 32，但它們有一個(gè)共同的特點(diǎn)：即原子最外層的電子（價(jià)電子）數(shù)均為 4，其原子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)如 圖 。 Home Next Back 本征激發(fā) (熱激發(fā)） :受溫度、光照等環(huán)境因素的影響，半導(dǎo)體共價(jià)鍵中的價(jià)電子獲得足夠的能量而掙脫共價(jià)鍵的束縛，成為自由電子的現(xiàn)象，稱之為本征激發(fā)（熱激發(fā)）（ 見圖 ）。 電子空穴對(duì) ：由本征激發(fā)（熱激發(fā)）而產(chǎn)生的自由電子和空穴總是成對(duì)出現(xiàn)的，稱為電子空穴對(duì)。所以，在本征半導(dǎo)體中： ni=pi （ ni－自由電子的濃度； pi－空穴的濃度）。 空穴 ：共價(jià)鍵中的空位。 K1— 常數(shù)，硅為 ?106K3/2/cm3，鍺為?106 K3/2/cm3 ； T— 熱力學(xué)溫度； EGO— 禁帶寬度， 硅為 ，鍺為 ； k— 波耳茲曼常數(shù)， ?105 eV/K。（ e— 單位電荷， eV=J） 載流子 ：能夠參與導(dǎo)電的帶電粒子。 空白 半導(dǎo)體中載流子的移動(dòng) ：如圖 。從圖中可以看出，空穴可以看成是一個(gè)帶正電的粒子，和自由電子一樣，可以在晶體中自由移動(dòng)，在外加電場(chǎng)下，形成定向運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生電流。所以， 在半導(dǎo)體中具有兩種載流子：自由電子和空穴。 （ 1）兩種載流子的產(chǎn)生與復(fù)合，在一定溫度下達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，則 ni=pi的值一定； （ 2） ni與 pi 的值與溫度有關(guān)，對(duì)于硅材料，大約溫度每升高 8oC， ni 或 pi 增加一倍；對(duì)于鍺材料，大約溫度每升高12 oC， ni 或 pi 增加一倍。 雜質(zhì)半導(dǎo)體 ：在本征半導(dǎo)體中參入微量的雜質(zhì)形成的半導(dǎo)體。根據(jù)參雜元素的性質(zhì)，雜質(zhì)半導(dǎo)體分為 P型（空穴型）半導(dǎo)體和 N型（電子型）半導(dǎo)體。由于參雜的影響，會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著的改變。 ：在本征半導(dǎo)體中參入微量三價(jià)元素的雜質(zhì)形成的半導(dǎo)體，其共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)如圖 所示。常用的三價(jià)元素的雜質(zhì)有硼、銦等。 P型半導(dǎo)體 受主雜質(zhì) ：因?yàn)槿齼r(jià)元素的雜質(zhì)在半導(dǎo)體中能夠接受電子，故稱之為受主雜質(zhì)或 P型雜質(zhì)。 多子與少子 ： P型半導(dǎo)體在產(chǎn)生空穴的同時(shí)，并不產(chǎn)生新的自由電子，所以控制參雜的濃度，便可控制空穴的數(shù)量。在 P型半導(dǎo)體中，空穴的濃度遠(yuǎn)大于自由電子的濃度，稱之為 多數(shù)載流子 ，簡(jiǎn)稱 多子 ；而自由電子為 少數(shù)載流子 ，簡(jiǎn)稱 少子 。 ：既然 P型半導(dǎo)體的多數(shù)載流子是空穴，少數(shù)載流子是自由電子，所以， P型半導(dǎo)體帶正電。此說(shuō)法正確嗎？ 思考題 ：在本征半導(dǎo)體中參入微量五價(jià)元素的雜質(zhì)形成的半導(dǎo)體，其共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)如圖 所示。常用的三價(jià)元素的雜質(zhì)有磷、砷和銻等。 N型半導(dǎo)體 施主雜質(zhì) ：因?yàn)槲鍍r(jià)元素的雜質(zhì)在半導(dǎo)體中能夠產(chǎn)生
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