晶體二極管工作原理及應(yīng)用電氣-在線瀏覽
2025-01-12 22:02本頁(yè)面
【正文】 概述 ? 本征半導(dǎo)體 ? 雜質(zhì)半導(dǎo)體 ? 載流子的運(yùn)動(dòng) 9 概述 ? 導(dǎo)體 ： 電阻率小于 ，很容易導(dǎo)電，稱為導(dǎo)體 .如銅、鋁、銀等金屬材料； ? 絕緣體 ： 電阻率大于 ，很難導(dǎo)電，稱為絕緣體，如塑料、橡膠、陶瓷等材料； ? 半導(dǎo)體 ： 電阻率在 103~ ，導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，例如硅 (Si)和鍺 (Ge)等半導(dǎo)體材料； 10 半導(dǎo)體材料制作電子器件的原因 ? ? 不是因?yàn)樗膶?dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，而是在于半導(dǎo)體材料具有 熱敏性 、 光敏性 和 摻雜性 。光照：電阻下降為幾十 KΩ 摻雜性 ：是半導(dǎo)體導(dǎo)電能力因摻入適量的雜質(zhì)而發(fā)生很大的變化，例如在半導(dǎo)體硅中，只要摻入億分之一的硼雜質(zhì)，電阻率下降到原來(lái)的 幾萬(wàn)分之一 ，利用這一特性，可以制造出不同性能不同用途的半導(dǎo)體器件。 原子按一定的規(guī)則整齊排列、結(jié)構(gòu)完整。 (ii)半導(dǎo)體的價(jià)電子既不象導(dǎo)體的價(jià)電子那樣容易掙脫成為自由電子，也不象絕緣體中被束縛，所以其導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間 本征半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu) — 共價(jià)鍵結(jié)合，以硅原子（ T=0K）為例 。 (2)當(dāng)溫度一定時(shí)，激發(fā)和復(fù)合達(dá)到 動(dòng)態(tài)平衡 ，空穴濃度和自由電子 濃度相等 ，而且是一個(gè) 定值 。 電子空穴對(duì)成對(duì)消失 本征激發(fā)現(xiàn)象的逆過(guò)程 kTEiigoeATpn 223???本征半導(dǎo)體中 電子 的濃度 本征半導(dǎo)體中 空穴 的濃度 與半導(dǎo)體材料有關(guān)的常數(shù)， Si： Ge： 23316 Kcm103 . 8 8 ???23316 Kcm101 . 7 6 ???0K時(shí)半導(dǎo)體材料的帶隙能量。 解： Si： Ge： 結(jié)論 ：相同溫度下。 3133300)(223162233 0 5????????????????cmcmeeATpn kTEiigo3103300)(223162233 0 5????????????????cmcmeeATpn kTEiigo18 本征激發(fā)小結(jié) ? 本征半導(dǎo)體中的電子和空穴是成對(duì)產(chǎn)生的，因此本征半導(dǎo)體還是電中性的。 ? 溫度一定時(shí)激發(fā)和復(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，即溫度一定時(shí)半導(dǎo)體材料中的載流子濃度是一定的。因此本征半導(dǎo)體可以制成熱敏元件或光敏元件。只有 三萬(wàn)億分一 的原子由于本征激發(fā)產(chǎn)生了電子 空穴對(duì)。 ? 摻雜 ：將半導(dǎo)體材料中摻入一定量的雜質(zhì)元素，這樣的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。 20 +4 +4 +4 +5 +4 +4 磷原子 空穴是少子 電子是多子 硅 原子 多數(shù)載流子 電子 少數(shù)載流子空穴 N型半導(dǎo)體 簡(jiǎn)化模型 N型半導(dǎo)體 （ Ntype Semiconductor） A、在四價(jià)的本征硅中摻入微量的五價(jià)元素（如磷、砷）。摻入一個(gè)磷原子就提供一個(gè)自由電子。硼原子接受一個(gè)電子，成為帶負(fù)電的離子，稱受主雜質(zhì)；在相鄰硅共價(jià)鍵中產(chǎn)生一個(gè)帶正電的空穴 C、 P型半導(dǎo)體中：空穴是多子；電子是少子 D、整塊的半導(dǎo)體仍為中性 +4 +4 +4 +3 +4 +4 P型半導(dǎo)體 （ Ptype Semiconductor） 硅 原子 硼 原子 空穴是多子 電子是少子 ? 多子（空穴）濃度 ≈受主雜質(zhì)摻雜濃度 ? 根據(jù)半導(dǎo)體物理中的熱平衡條件： ? 少子（自由電子）濃度： P型半導(dǎo)體 簡(jiǎn)化模型 多數(shù)載流子 少數(shù)載流子 200 iii npnpn ??aipo Nnn 2?ap Np ?022 雜質(zhì)半導(dǎo)體小結(jié) ? 雜質(zhì)半導(dǎo)體有兩類：一類是 N型半導(dǎo)體，另一類是 P型半導(dǎo)體。 ? 本征半導(dǎo)體中摻入 5價(jià)元素（施主雜質(zhì)）就形成 N形半導(dǎo)體， N型半導(dǎo)體的多子是電子，少子是空穴；當(dāng)本征半導(dǎo)體中摻入 3價(jià)元素（受主雜質(zhì)）就形成 P型半導(dǎo)體， P型半導(dǎo)體的多子是空穴，少子是電子。 ? 當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，本征載流子濃度可能會(huì)高于摻雜濃度，此時(shí)的半導(dǎo)體具有本征半導(dǎo)體的特性了。 載流子的 漂移 運(yùn)動(dòng)： 載流子在 外加電場(chǎng) 的作用 下而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)。 載流子的運(yùn)動(dòng) 25 I IP IN 空穴電流 電子電流 外電路電流 NP III ??本征半導(dǎo)體中載流子的飄移運(yùn)動(dòng)示意圖 半導(dǎo)體中兩種載流
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