半導體的基礎知識資料

1、1.1半導體基礎知識純凈的具有金屬結構的半導體稱為本征半導體 晶體中的原子在空間形成排列整齊的點陣，稱 為晶格。本征半導體中有兩種載流子1、掙脫共價鍵束縛的自由電子2、共價鍵中留下的空位置空穴1.1.1 本征半導體現(xiàn)代電子學中，用的最多的半導體是硅和鍺，它們 的最外層電子（價電子）都是四個。通過一定的工藝過程，可以將半導體制成晶體本征半導體的導電機理在其它力的作用下， 空穴吸引附近的電子 來填補，這樣的結果 相當于空穴的遷移， 而空穴的遷移相當于 正電荷的移動，因此 可以認為空穴是載流 子。本征半導體中電流由兩部分組成：1. 自由電子移動產生的電流。2. 空穴移動產生的電流。本征半導體的導電能

2、力取決于載流子的濃度。溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導 體的導電能力越強，溫度是影響半導體性能的一個 重要的外部因素，這是半導體的一大特點。1.1.2 雜質半導體在本征半導體中摻入某些微量的雜質，就 會使半導體的導電性能發(fā)生顯著變化。其原因 是摻雜半導體的某種載流子濃度大大增加。? N型半導體：自由電子濃度大大增加的雜質半 導體，也稱為（電子半導體）。? P型半導體：空穴濃度大大增加的雜質半導 體，也稱為（空穴半導體）。N型半導體在硅或鍺晶體中摻入少量的五價元素磷 （或銻），晶體點陣中的某些半導體原子被 雜質取代，磷原子的最外層有五個價電子， 其中四個與相鄰的半導體原子形成共價鍵， 必

3、定多出一個電子，這個電子幾乎不受束 縛，很容易被激發(fā)而成為自由電子，這樣磷 原子就成了不能移動的帶正電的離子。每個 磷原子給出一個電子，稱為 施主原子。多余電子 *+4N型半導體中 的載流子是什 么？磷原子1、由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同2、本征半導體中成對產生的電子和空穴。摻雜濃度遠大于本征半導體中載流子濃度，所以，自 由電子濃度遠大于空穴濃度。自由電子稱為多數(shù)載流.子（多子），空穴稱為 少數(shù)載流子（少子）。P型半導體在硅或鍺晶體中摻入少量的三價元素，如硼 （或銦），晶體點陣中的某些半導體原子被雜質 取代，硼原子的最外層有三個價電子，與相鄰的半導體原子形成共價鍵 時，產生一個空穴

4、。這個 空穴可能吸引束縛電子來 填補，使得硼原子成為不 能移動的帶負電的離子。由于硼原子接受電子，所 以稱為受主原子。P型半導體中空穴是多子，電子是少子雜質半導體的示意表示法0 Q && O QQ O& O O& C o & O 0P型半導體+«+N型半導體雜質型半導體多子和少子的移動都能形成電流。 但由于數(shù)量的關系，起導電作用的主要是多子 近似認為多子與雜質濃度相等。1.1.3 PN 結PN結的形成：在同一片半導體基片上，分別制造 P型半導體和N型半導體，經過載流 子的擴散，在它們的交界面處就形成 了 PN 結。漂移運動內電場越強，就使漂移

5、運動越強，而漂移使空 間電荷區(qū)變薄。O二二工OOD0Q©® ® (+ + .+ Q©G© GGO0O00+;(+ e *n 二二QO0Q0Q©®©o ©©G GOOooD0(+® (+ (+ P型半導體二內電場eN型半導體擴散的結果是使空間 電荷區(qū)逐漸加寬，空 間電荷區(qū)越寬?？臻g電荷區(qū),擴散運動也稱耗盡層。電位VG； 0 0 0 G 0ODDO1G G G G G ；GQ°0GG G G G 匕G G G g G ' G0 11(+k+(+(+牟(+©!g&

6、#174;gg (+丄+；+(+心(+Q(+(+(+QGP型區(qū)空間' N型區(qū) 電荷區(qū)注意:1、空間電荷區(qū)中沒有載流子。2、空間電荷區(qū)中內電場阻礙 P中的空穴、N區(qū)中的電子（都是多子）向對方運動（擴散 運動）。3、P區(qū)中的電子和 N區(qū)中的空穴（都是少），數(shù)量有限，因此由它們形成的電流 很小。PN占的單向導電性©e®® QIOIQI0I ©© PQ 6 wpo Q©oo 乜© ©t0t© 0 ® 0 ®©(±>0(P區(qū)加正、N區(qū)加負電 壓。PN 吉加正向電

7、壓時導通PN結加上正 向電壓、正 向偏置的意 思都是：PN結加上反 向電壓、反向 偏置的意思都 是：P區(qū)加負、N區(qū)加正電 壓。P11Np<0aoOG®® ©® ©©pqo00000G®® G)® ®*+外電場內電場|r rI 1RPN結加反向電壓時截止?二極管的極間電容二極管的兩極之間有電容，此電容由兩部分組成：勢壘電容CB和擴散電容Cd勢壘電容：勢壘區(qū)是積累空間電荷的區(qū)域，當電壓變 化時，就會引起積累在勢壘區(qū)的空間電荷的變化，這 樣所表現(xiàn)出的電容是 勢壘電容。PENK©©000：）3G00©一梶斥層一ilPN結的勢壘電容擴散電容:為了形成正向KU