《电工电子技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第10章 电子电路中常用的元件 10.1 半导体的基本知识

由出备我 第10章电子电路中常用的元件 10.1半导体的 基本知识 10.11半导体的导电特征 10.12N型半导体和P型半导体 回國

10.1 半导体的 基本知识 10.1.1 半导体的导电特征 10.1.2 N型半导体和P型半导体

由三由资效 第10章电子电路中常用的元件 10.11半导体的导电特征 半导体一导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 本征半导体一纯净的半导体。如硅、锗单晶体。 载流子一自由运动的带电粒子。 共价键一相邻原子共有价电子所形成的束缚。 硅(锗)的原子结构 硅(锗)的共价键结构 28134 +4··+4 空电 价电子 穴 简化 +4 °+4。·+4 模型 (束缚电子 惯性核 空穴空穴可在共 价键内移动

10.1.1 半导体的导电特征 半导体 — 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 本征半导体 — 纯净的半导体。如硅、锗单晶体。 载流子 — 自由运动的带电粒子。 共价键 — 相邻原子共有价电子所形成的束缚。 +4 +4 +4 +4 硅(锗)的原子结构 Si 2 8 4 Ge 2 8 18 4 简化 模型 +4 惯性核 硅(锗)的共价键结构 价电子 自 由 电 子 (束缚电子) 空 穴 空穴 空穴可在共 价键内移动

由出备我 第10章电子电路中常用的元件 本征激发 在室温或光照下价电子获得足够能量摆 脱共价键的束缚成为自由电子,并在共价键 中留下一个空位(空穴)的过程。 复合: 自由电子和空穴在运动中相遇重新结合 成对消失的过程。 漂移: 自由电子和空穴在电场作用下的定向运动。 回國

本征激发： 复 合： 自由电子和空穴在运动中相遇重新结合 成对消失的过程。 漂 移： 自由电子和空穴在电场作用下的定向运动。 在室温或光照下价电子获得足够能量摆 脱共价键的束缚成为自由电子，并在共价键 中留下一个空位(空穴)的过程

由出备我 第10章电子电路中常用的元件 两种载流子 两种载流子的运动 电子(自由电子)自由电子(在共价键以外)的运动 空穴 空穴(在共价键以内)的运动 半导体的导电特征 在外电场的 作用下,自由电 子逆着电场方向 定向运动形成电 子电流N。空穴 顺着电场方向移 动,形成空穴电 =lp+l电子和空穴两种 流 载流子参与导电 回國

两种载流子 电子(自由电子) 空穴 两种载流子的运动 自由电子(在共价键以外)的运动 空穴(在共价键以内)的运动 半导体的导电特征 I IP IN I = IP + IN + – 电子和空穴两种 载流子参与导电 在外电场的 作用下，自由电 子逆着电场方向 定向运动形成电 子电流IN 。空穴 顺着电场方向移 动，形成空穴电 流IP

第10章电子电路中常用的元件 结论: 1.本征半导体中电子空穴成对出现,且数量少; 2.半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电; 3.本征半导体导电能力弱,并与温度、光照等外 界条件有关 1012N型半导体和P型半导体 本征半导体中由于载流子数量极少,导电能力 很弱。如果有控制、有选择地掺入微量的有用杂质 (某种元素),将使其导电能力大大增强,成为具 有特定导电性能的杂质半导体

结论: 1. 本征半导体中电子空穴成对出现, 且数量少； 2. 半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电； 3. 本征半导体导电能力弱，并与温度、光照等外 界条件有关。 10.1.2 N型半导体和P型半导体 本征半导体中由于载流子数量极少，导电能力 很弱。如果有控制、有选择地掺入微量的有用杂质 （某种元素），将使其导电能力大大增强，成为具 有特定导电性能的杂质半导体

由出备我 第10章电子电路中常用的元件 、N型半导体 在硅或锗的晶体中掺入五价元素磷。 N型 +45·+ N型半导体的简化图示 正离子 (+4·+5。(+4 ④e.e 磷原子 自由电子 电子为多数载流子 多数载少数载 空穴为少数载流子 、流子 流子 载流子数≈电子数 回國

一、N 型半导体 在硅或锗的晶体中掺入五价元 素磷。 N 型 磷原子 自由电子 电子为多数载流子 空穴为少数载流子 载流子数  电子数 +4 +5 +4 +4 +4 +4 正离子 多数载 流子 少数载 流子 N 型半导体的简化图示

由出备我 第10章电子电路中常用的元件 、P型半导体 在硅或锗的晶体中掺入三价元素硼。 P型 +4 +4 P型半导体的简化图示 +4 负离子 +3d·(+40 OOOO OOo 硼原子 空穴 空穴一多子 多数载 少数载 电子一少子 流子 流子 载流子数≈空穴数 回國

P 型 硼原子 空穴 空穴 — 多子 电子 — 少子 载流子数  空穴数 一、P 型半导体 在硅或锗的晶体中掺入三价元 素硼。 +4 +4 +4 +4 +4 +3 P型半导体的简化图示 多数载 流子 少数载 流子 负离子