《电子电路基础》半导体的基本知识 §1 半导体的基本知识 §2 半导体二极管

51半影的基本知识 §1.1PN结 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为 半导体,半导体器件中用的最多的是硅和锗 半导体的特点: ·当受外界热和光的作用时,它的导电能 力明显变化。 往纯净的半导体中掺入某些杂质,会使 它的导电能力明显改变

1 §1 半导体的基本知识 § 1.1 PN结 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为 半导体，半导体器件中用的最多的是硅和锗。 半导体的特点： • 当受外界热和光的作用时，它的导电能 力明显变化。 • 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使 它的导电能力明显改变

§111征半导体 本征半导体的结构特点 现代电子学中,用的最多的半导体是硅和锗,它们 的最外层电子(价电子)都是四个 通过一定的工艺过程,可以将半导体制成晶体。2

2 § 1.1.1 本征半导体 一、本征半导体的结构特点 Ge Si 通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。 现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们 的最外层电子（价电子）都是四个

本征半导体—化学成分纯净的半 导体 制造半导体器件的半导体材料的纯 度要达到9999999,常称为“九 9 它在物理结构上呈单晶体形态

3 本征半导体——化学成分纯净的半 导体。 制造半导体器件的半导体材料的纯 度要达到99.9999999%，常称为“九 个9” 。 它在物理结构上呈单晶体形态

硅和锗的共价键结构 以 共价键共 4表示)“y以用电子对 除去价电 子后的原 子<息

4 硅和锗的共价键结构 共价键共 用电子对 +4 +4 +4 +4 +4表示 除去价电 子后的原 子

形成驶价键后,每个原子的最外层电子是 八个,构成稳定结构。 共价键有很强的结合力,使原子规 iAA 则排列,形成晶体。 共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中,称为 束缚电子,常温下束缚电子很难脱离共价键成为自 一由电子,因此本征半导体中的自由电子很少,所以 本征半导体的导电能力很弱

5 共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为 束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自 由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以 本征半导体的导电能力很弱。 形成共价键后，每个原子的最外层电子是 八个，构成稳定结构。 共价键有很强的结合力，使原子规 则排列，形成晶体。 +4 +4 +4 +4

二、本半导体的导电机理 1.载流子、自由电子和空穴 +在绝对0度(7=0K)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。 在常温下,使一些价电子获得足够的能量 而脱离共价键的束缚,成为自由电子,同时共价 键上留下一个空位,称为空穴 这一现象称为本征激发,也称热激发

6 二、本征半导体的导电机理 在绝对0度（T=0K）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。 在常温下，使一些价电子获得足够的能量 而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价 键上留下一个空位，称为空穴。 1.载流子、自由电子和空穴 这一现象称为本征激发，也称热激发

激发 空穴 电子 复 本征激发和复合的过程 的可见因热激发而出现的自由电子和空穴是同时 成对出现的,称为电子空穴对。游离的部分自 由电子也可能回到空穴中去,称为复合,如图 02所示。本征激发和复合在一定温度下会达到 动态平衡

7 可见因热激发而出现的自由电子和空穴是同时 成对出现的，称为电子空穴对。游离的部分自 由电子也可能回到空穴中去，称为复合，如图 所示。 本征激发和复合在一定温度下会达到 动态平衡。 本征激发和复合的过程

2本缅半导体的导电机理 本征半导体中存在数量相等的两种载流子,即 自由电子和空穴 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 0)画g是相当于空穴的迁移, 而空穴的迁移相当于 间正电荷的移动,因此 可以认为空穴是载流

8 2.本征半导体的导电机理 +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。 本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即 自由电子和空穴

本征平导体中电流由两部分组成 1.自由电子移动产生的电流。 2.空穴移动产生的电流 本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。 温度越高,载流子的浓度越高。因此本征半 2导体的导电能力越强,温度是影响半导体性 能的一个重要的外部因素,这是半导体的 大特点

9 温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半 导体的导电能力越强，温度是影响半导体性 能的一个重要的外部因素，这是半导体的一 大特点。 本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。 本征半导体中电流由两部分组成： 1. 自由电子移动产生的电流。 2. 空穴移动产生的电流

§1.1质半导体 在本征半导体中掺入某些微量的杂质,就会 使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺 杂半导体的某种载流子浓度大大增加。 2N型半导体:自由电子浓度大大增加的杂质半导体 也称为(电子半导体)。 P型半导体:空穴浓度大大增加的杂质半导体,也 称为(空穴半导体)

10 § 1.1.2 杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会 使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺 杂半导体的某种载流子浓度大大增加。 P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也 称为（空穴半导体）。 N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体， 也称为（电子半导体）