北京理工大学：《电子技术（模拟电路）》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 半导体器件

电子技术 模拟电路部分 第一章 半导体器件

(1-1) 电子技术 第一章 半导体器件 模拟电路部分

第一章半导体器件 §1.1半导体的基本知识 §_1.2PN结及半导体二极管 §_1.3特殊二极管 §14半导体三极管 §_1.5场效应晶体管

(1-2) 第一章 半导体器件 § 1.1 半导体的基本知识 § 1.2 PN 结及半导体二极管 § 1.3 特殊二极管 § 1.4 半导体三极管 § 1.5 场效应晶体管

§11半导体的基本知识 l1.1导体、半导体和绝缘体 导体:自然界中很容易导电的物质称为导体,金属 般都是导体。 绝缘体:有的物质几乎不导电,称为绝缘体,如橡 皮、陶瓷、塑料和石英。 半导体:另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘 体之间,称为半导体,如锗、硅、砷化镓 和一些硫化物、氧化物等

(1-3) 1.1.1 导体、半导体和绝缘体 导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属 一般都是导体。 绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡 皮、陶瓷、塑料和石英。 半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘 体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓 和一些硫化物、氧化物等。 §1.1 半导体的基本知识

半导体的导电机理不同于其它物质,所以它具有 不同于其它物质的特点。例如: ·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

(1-4) 半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有 不同于其它物质的特点。例如： • 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

1.12本征半导体 、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 Qi((Si 通过一定的工艺过程,可以将半导体制成晶体

(1-5) 1.1.2 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:完全纯净的、结构完整的半导体晶体。 在硅和锗晶体中,原子按四角形系统组成 晶体点阵,每个原子都处在正四面体的中心, 而四个其它原子位于四面体的顶点,每个原子 与其相临的原子之间形成共价键,共用一对价 电子。 硅和锗的晶 体结构:

(1-6) 本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。 在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成 晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心， 而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子 与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价 电子。 硅和锗的晶 体结构：

硅和锗的共价键结构 以 +4)A 共价键共 4表示)<飞用电子对 除去价电 子后的原 +4) +4 y<∮

(1-7) 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

形成共价键后,每个原子的最外层电子是 八个,构成稳定结构。 ●6● 共价键有很强的结合力,使原子规 “AA则排列,形成晶体。 KQIK(Ix\ 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

(1-8) 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、本征半导体的导电机理 1.载流子、自由电子和空穴 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,由于热激发,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

(1-9) 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，由于热激发，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

空穴 +4 自由电子 +4 +4 y5< 束缚电子

(1-10) +4 +4 +4 +4 空穴 自由电子 束缚电子