半导体基础及半导体二极管

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1、本章主要内容1.介绍半导体的基本知识；第2章2.半导体器件的核心环节——PN结的形成半导体基础及其及其特性；【※※※】3.简介半导体二极管的结构及主要参数；半导体二极管4.特殊二极管——稳压管相关知识介绍目录2.1半导体基础在自然界中，根据物质导电能力的差别，可2.1半导体基础将它们划分为导体、绝缘体和半导体。2.2PN结及其特性导电性和导热性差或不好的材料，如：橡胶、陶瓷、塑2.3半导体二极管料、人工晶体、琥珀和金刚石等等返回导电、导热都比较好的金属，如金、银、铜、铁、锡、铝等返回半导体【Semiconductor】：一.半导体的内部原子结构——共价键结构这种物质的导电特性处于导体和绝缘体

2、之间。半导体的导电性能是由其原子结构决定的。硅原子和锗原子的结构常见的半导体材料有：锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。GeSi其中最典型的半导体是硅Si和锗Ge，它们都为方便起见，常表示如下：是4价元素。硅和锗最外层轨道上的四个电子+4称为价电子【Valenceelectrons】。1半导体的共价键结构图二.本征半导体及其导电性能体现其“本质特征”Ø定义：纯净的、不含其他杂质的半导体。共价键共用T=0K时本征半导体结构图：电子对+4+4【SharedPair】共在绝对温度T=0K时，所价+4+4有的价电子都被共价键键+4+4紧紧束缚其中，不能成【Covalentbond】为自由电子，因此

3、本征+4+4正离子核半导体的导电能力很弱【见教材P12图2－2(a)】，接近绝缘体。温度升高后，本征半导体结构图【见教材P12图2－2(b)】温度升高后，本征半导体结构图自由电子【Freeelectron】电的打随所+4+4子+4+4过破机谓空程。而热本产振征穴生动激对电致发，+4+4+4+4子—使空穴共就【Electronvacancy(hole)】空价是穴键由这一现象称为对被于本征激发，也称热激发。温度升高后，本征半导体结构图温度升高后，本征半导体结构图复合：与本征激发现象相注意：反，即自由电子遇到空穴+4+4+4+4并填补空穴，从而使两者在本征半导体中，自由同时消失的现象。电子和空穴总

4、是成对出+4+4+4+4在一定温度下，本征激发现或消失，故在任何时与复合这二者产生的电子候，本征半导体中的自－空穴对数目相等，达到电子空穴对由电子和空穴数总是相电子空穴对一种动态平衡。等的，但不会很多。2本征半导体的导电机制本征半导体小结E－＋自由电子a纯净的、不含杂质的半导体，即体现本质特征流的半导体。+4子+4本征半导体中电产生电流的根a本征半导体的导电性取决于外加能量：温度变空穴流本原因：共价穴化，导电性变化；光照变化，导电性变化。键中空穴的出+4+4空现。a只要温度适宜，任何类型的半导体当中本征激空穴越多，载流子数目就越发现象都是始终存在存在的的，且由本征激发产生出自由电子——带负电

5、荷，形成电子流多，形成的电两种载流子的自由电子和空穴数目总是相等的。空穴——视为带正电荷流，就越大形成空穴流。三.杂质半导体1.N型半导体在硅（或锗）的晶体中掺入少量5价杂质元素，在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半如磷，砷等。导体称为杂质半导体。N型半导体的结构图【见教材P13图2-3(a)】空穴（P）型半导体v多数载流子（多【Positive】子）—自由电子；因掺入杂质性质+4多余+4的电子自由电子的来源：v少数载流子（少不同，可分为：（子1））—本征空穴。激发产生电子（N）型半导体（少量的）+5+4【Negative】（2）掺入杂质元素后多余出来的（大量的）1.N型半导体2.P型半

6、导体在硅（或锗）的晶体中掺入少量3价杂质元素，如在硅（或锗）的晶体中掺入少量5价杂质元素，硼、镓等。如磷，砷等。P型半导体的结构图【见教材P13图2-3(b)】N型半导体的结构图【见教材P13图2-3(a)】v多数载流子（多v多数载流子（多空穴子）—自由电子；子）—空穴；+4+4+4多余+4的电子v少数载流子（少空穴的v少数来载流源：子（少施主原子子）—空穴。子（）－1）本征自由电激发子。产生空穴的来源：（少量的）+5+4+3+4只有本征激发产生（2）掺入杂质元素（少量的）后多余出来的（大量的）32.P型半导体杂质半导体的示意表示方法在硅（或锗）的晶体中掺入少量3价杂质元素，如负离子正离子硼

7、、镓等。－－－－－－++++++P型半导体的结构图【见教材P13图2-3(b)】－－－－－－++++++v多数载流子（多空穴子）—空穴；－－－－－－+++++++4+4空穴自由电子受主原子v少数载流子（少－－－－－－++++++子）－自由电子。自由电子的来源：+3+4P型半导体N型半导体只有本征激发产生（少量的）杂质半导体小结【半导体知识】小结a根据掺杂进去杂质不同可分为P型半导体（＋31.半导体与导体在导电