半導(dǎo)體不導(dǎo)電

1、半導(dǎo)體不導(dǎo)電第一章 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理不同于其它物質(zhì)，所以它具有不同于其它物質(zhì)的特點(diǎn)。例如：當(dāng)受外界熱和光的作用時(shí)，它的導(dǎo)電能力明顯變化。往純潔的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會(huì)使它的導(dǎo)電能力明顯改變。光敏器件二極管+4+4+4+4+4+4+4+4+4 完全純潔的、不含其他雜質(zhì)且具有晶體構(gòu)造的半導(dǎo)體稱(chēng)為本征半導(dǎo)體 將硅或鍺材料提純便形成單晶體，它的原子構(gòu)造為共價(jià)鍵構(gòu)造。價(jià)電子共價(jià)鍵圖 1.1.1本征半導(dǎo)體構(gòu)造示意圖二、本征半導(dǎo)體的晶體構(gòu)造當(dāng)溫度 T = 0 K 時(shí)，半導(dǎo)體不導(dǎo)電，如同絕緣體。+4+4+4+4+4+4+4+4+4圖 1.1.2本征半導(dǎo)體中的 自由電子和空穴自由電子空穴 假設(shè) T

2、，將有少數(shù)價(jià)電子抑制共價(jià)鍵的束縛成為自由電子，在原來(lái)的共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位空穴。T 自由電子和空穴使本征半導(dǎo)體具有導(dǎo)電能力，但很微弱?？昭煽闯蓭д姷妮d流子。三、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子動(dòng)畫(huà)1-1動(dòng)畫(huà)1-21. 半導(dǎo)體中兩種載流子帶負(fù)電的自由電子帶正電的空穴 2. 本征半導(dǎo)體中，自由電子和空穴總是成對(duì)出現(xiàn)，稱(chēng)為 電子 - 空穴對(duì)。4. 由于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，自由電子和空穴不斷的產(chǎn)生又不斷的復(fù)合。在一定的溫度下，產(chǎn)生與復(fù)合運(yùn)動(dòng)會(huì)到達(dá)平衡，載流子的濃度就一定了。5. 載流子的濃度與溫度密切相關(guān)，它隨著溫度的升高，根本按指數(shù)規(guī)律增加。小結(jié)：1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體有兩種N 型半導(dǎo)體P 型半導(dǎo)體一、

3、 N 型半導(dǎo)體(Negative)在硅或鍺的晶體中摻入少量的 5 價(jià)雜質(zhì)元素，如磷、銻、砷等，即構(gòu)成 N 型半導(dǎo)體(或稱(chēng)電子型半導(dǎo)體)。常用的 5 價(jià)雜質(zhì)元素有磷、銻、砷等。 本征半導(dǎo)體摻入 5 價(jià)元素后，原來(lái)晶體中的某些硅原子將被雜質(zhì)原子代替。雜質(zhì)原子最外層有 5 個(gè)價(jià)電子，其中 4 個(gè)與硅構(gòu)成共價(jià)鍵，多余一個(gè)電子只受自身原子核吸引，在室溫下即可成為自由電子。 自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴的濃度，即 n p 。電子稱(chēng)為多數(shù)載流子(簡(jiǎn)稱(chēng)多子)，空穴稱(chēng)為少數(shù)載流子(簡(jiǎn)稱(chēng)少子)。5 價(jià)雜質(zhì)原子稱(chēng)為施主原子。二、 P 型半導(dǎo)體+4+4+4+4+4+4+4+4+4在硅或鍺的晶體中摻入少量的 3 價(jià)雜質(zhì)元素，

4、如硼、鎵、銦等，即構(gòu)成 P 型半導(dǎo)體。+3空穴濃度多于電子濃度，即 p n?？昭槎鄶?shù)載流子，電子為少數(shù)載流子。3 價(jià)雜質(zhì)原子稱(chēng)為受主原子。受主原子空穴圖 1.1.4P 型半導(dǎo)體 在一塊半導(dǎo)體單晶上一側(cè)摻雜成為 P 型半導(dǎo)體，另一側(cè)摻雜成為 N 型半導(dǎo)體，兩個(gè)區(qū)域的交界處就形成了一個(gè)特殊的薄層，稱(chēng)為 PN 結(jié)。 PNPN結(jié)圖 PN 結(jié)的形成一、PN 結(jié)的形成1.1.3PN結(jié)二、 PN 結(jié)的單向?qū)щ娦?. PN結(jié) 外加正向電壓時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)又稱(chēng)正向偏置，簡(jiǎn)稱(chēng)正偏。外電場(chǎng)方向內(nèi)電場(chǎng)方向耗盡層VRI空間電荷區(qū)變窄，有利于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，電路中有較大的正向電流。PN什么是PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕坑惺裁醋饔?？?

5、PN 結(jié)加上一個(gè)很小的正向電壓，即可得到較大的正向電流，為防止電流過(guò)大，可接入電阻 R。2. PN 結(jié)外加反向電壓時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)(反偏)反向接法時(shí)，外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)的方向一致，增強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng)的作用；外電場(chǎng)使空間電荷區(qū)變寬；不利于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，有利于漂移運(yùn)動(dòng)，漂移電流大于擴(kuò)散電流，電路中產(chǎn)生反向電流 I ；由于少數(shù)載流子濃度很低，反向電流數(shù)值非常小。耗盡層圖 1.1.7PN 結(jié)加反相電壓時(shí)截止 反向電流又稱(chēng)反向飽和電流。對(duì)溫度十分敏感，隨著溫度升高， IS 將急劇增大。PN外電場(chǎng)方向內(nèi)電場(chǎng)方向VRIS 當(dāng) PN 結(jié)正向偏置時(shí)，回路中將產(chǎn)生一個(gè)較大的正向電流， PN 結(jié)處于 導(dǎo)通狀態(tài)； 當(dāng) PN 結(jié)反向偏置時(shí)，回路中反向電流非常小，幾乎等于零， PN 結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。 動(dòng)畫(huà)1-4 動(dòng)畫(huà)1-5綜上所述：可見(jiàn)， PN 結(jié)具有單向?qū)щ娦?。四、PN結(jié)的伏安特性i = f (u )之間的關(guān)系曲線(xiàn)。6040