山东第一医科大学：《医学影像电子学》课程教学课件（打印版）第一章 半导体器件基础

医学影像电子学 第一章半导体器件基础 1.1半导体的基本知识 1.2半导体二极管 1.3半导体三极管 1.4场效应管

医学影像电子学△△△△公 1.1半导体的基本知识 半导体的基本概念： 在物理学中。根据材料的导电能力，可以将他 们划分导体、绝缘体和半导体。 导体：电阻率小于1042cm的物质称为导体。 绝缘体：电阻率大于1092cm的物质称为绝缘体 半导体：电阻率介于导体与绝缘体之间的物质

医学影像电子学公公公公公公公 半导体两个重要的特点 。1.当半导体在光照或温度升高的条件下，其 导电能力会产生明显变化。 ÷2.在纯净的半导体中掺入微量杂质以后，其 导电能力会明显升高

医学影像电子学公公 典型的半导体是硅Si和储Ge,它们都是4价元素。 硅原子 锗原子 硅和锗最外层轨道上的 四个电子称为价电子

医学影像电子学公公公 以 +4·。(+4+4· ·4以4：·t4 1.1.2晶体中的价电子与共价键

医学影像电子癸本征半导体 本征半导体一化学成分纯净的半导体晶体 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”。 本征半导体的共价键结构 ● ●(+4●●(+4)●●(+4)● 在绝对温度T=OK时 所有的价电子都被共价 ● 。 键紧紧束缚在共价键中， (+4▣+4)0+4● 不会成为自由电子，因此 ● 本征半导体的导电能力很 +49 (+4●0(+4)0 弱，接近绝缘体。 ● 束缚电子

医学影像电子学公公公公 ● 当温度升高或受到 (+40●(+4●●(+4)0 光的照射时，束缚 电子能量增高，有 的电子可以挣脱原 ● 子核的束缚，而参 +40(+4●+4)0 与导电，成为自由 空穴 电子。 自由电长● 自由电子产生的 同时，在其原来的共 (+4(+4)●(+40 价键中就出现了一个 空位，称为空穴。 这一现象称为本征激发，也称热激发；

医学影像电子学公公 可见本征激发同时产生 ● ● ● 电子空穴对。 +400(+400+4) 外加能量越高（温度 越高)，产生的电子空 ● ● 穴对越多。 与本征激发相反的 +4 +4●●0 +4 现象一复合 空穴 ● ● 在一定温度下，本征激 自由电子 ● 发和复合同时进行，达 到动态平衡。电子空穴 +4)● +4●●( +4●对的浓度一定。 常温300K时： 硅：1.4×100/ /cm 电子空穴对 电子空穴对的浓度< 锗：2.5×103/

医学影像电子学 E 导电机制 ● ● ● ●(+40(+40(+40 自由电子 ,/● ● 1● ●(+4o0(+4●●(+4● /●1 ● ●(+00(+4●●(+4° 载流子 自由电子 带负电荷电子流 空穴带正电荷 +总电流 空穴流 本征半导体的导电性取决于外加能量： 温度变化，导电性变化：光照变化，导电性变化

医学影像电子学公公 二.杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的 半导体称为杂质半导体。 1.N型半导体 在本征半导体中掺入五价杂质元素，例 如磷，砷等，称为N型半导体