山东第一医科大学（泰山医学院）：《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 泰山医学院放射学院

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△△△△△ 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△△△△△△ 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△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 硅和储最外层轨道上的 四个电子称为价电子

医学影像电子学△△△△△ 以 06 (4。(4··4· 1.1.2晶体中的价电子与共价键

医学影像电子学△业△△ .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 1ō 所有的价电子都被共价 ● ● ●(+4▣Q+4●0+40 键紧紧束缚在共价键中， 不会成为自由电子，因此 本征半导体的导电能力很 (+49●(+4)●●(+4)0 弱，接近绝缘体。 ● 束缚电子

医学影像电子学△△△ ● 当温度升高或受到 +40(+4)00(+40 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●+40( +4) 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 (+40●(+4. 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。 (+40(+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)●● +40●( +4)0 现象——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)0 +4)0● +4)● 对的浓度一定。 ● 常温300K时： 硅：1.4×10°/ /cm 电子空穴对 电子空穴对的浓度 锗：2.5×103/ m

医学影像电子学 E 导电机制 ● ● ●(+40(+400(+4● 自由电子 ● ●(+4o(+4●●(+40 /● ●/ ●(+p0+400+40 ● ● 载流子 厂自由电子 带负电荷电子流 空穴 +总电流 带正电荷空穴流 本征半导体的导电性取决于外加能量：