半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)資料

1、1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)純凈的具有金屬結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體 晶體中的原子在空間形成排列整齊的點(diǎn)陣，稱 為晶格。本征半導(dǎo)體中有兩種載流子1、掙脫共價(jià)鍵束縛的自由電子2、共價(jià)鍵中留下的空位置空穴1.1.1 本征半導(dǎo)體現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它們 的最外層電子（價(jià)電子）都是四個(gè)。通過(guò)一定的工藝過(guò)程，可以將半導(dǎo)體制成晶體本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理在其它力的作用下， 空穴吸引附近的電子 來(lái)填補(bǔ)，這樣的結(jié)果 相當(dāng)于空穴的遷移， 而空穴的遷移相當(dāng)于 正電荷的移動(dòng)，因此 可以認(rèn)為空穴是載流 子。本征半導(dǎo)體中電流由兩部分組成：1. 自由電子移動(dòng)產(chǎn)生的電流。2. 空穴移動(dòng)產(chǎn)生的電流。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)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(dǎo) 體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個(gè) 重要的外部因素，這是半導(dǎo)體的一大特點(diǎn)。1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就 會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因 是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。? N型半導(dǎo)體：自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半 導(dǎo)體，也稱為（電子半導(dǎo)體）。? P型半導(dǎo)體：空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo) 體，也稱為（空穴半導(dǎo)體）。N型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量的五價(jià)元素磷 （或銻），晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被 雜質(zhì)取代，磷原子的最外層有五個(gè)價(jià)電子， 其中四個(gè)與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵， 必

3、定多出一個(gè)電子，這個(gè)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(dòng)的帶正電的離子。每個(gè) 磷原子給出一個(gè)電子，稱為 施主原子。多余電子 *+4N型半導(dǎo)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(dǎo)體中成對(duì)產(chǎn)生的電子和空穴。摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自 由電子濃度遠(yuǎn)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(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量的三價(jià)元素，如硼 （或銦），晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì) 取代，硼原子的最外層有三個(gè)價(jià)電子，與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵 時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)空穴

4、。這個(gè) 空穴可能吸引束縛電子來(lái) 填補(bǔ)，使得硼原子成為不 能移動(dòng)的帶負(fù)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(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法0 Q && O QQ O& O O& C o & O 0P型半導(dǎo)體+«+N型半導(dǎo)體雜質(zhì)型半導(dǎo)體多子和少子的移動(dòng)都能形成電流。 但由于數(shù)量的關(guān)系，起導(dǎo)電作用的主要是多子 近似認(rèn)為多子與雜質(zhì)濃度相等。1.1.3 PN 結(jié)PN結(jié)的形成：在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造 P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，經(jīng)過(guò)載流 子的擴(kuò)散，在它們的交界面處就形成 了 PN 結(jié)。漂移運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，就使漂移

5、運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，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(dǎo)體二內(nèi)電場(chǎng)eN型半導(dǎo)體擴(kuò)散的結(jié)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(kuò)散運(yùn)動(dòng)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(méi)有載流子。2、空間電荷區(qū)中內(nèi)電場(chǎng)阻礙 P中的空穴、N區(qū)中的電子（都是多子）向?qū)Ψ竭\(yùn)動(dòng)（擴(kuò)散 運(yùn)動(dòng)）。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?qū)щ娦?#169;e®® QIOIQI0I ©© PQ 6 wpo Q©oo 乜© ©t0t© 0 ® 0 ®©(±>0(P區(qū)加正、N區(qū)加負(fù)電 壓。PN 吉加正向電

7、壓時(shí)導(dǎo)通PN結(jié)加上正 向電壓、正 向偏置的意 思都是：PN結(jié)加上反 向電壓、反向 偏置的意思都 是：P區(qū)加負(fù)、N區(qū)加正電 壓。P11Np<0aoOG®® ©® ©©pqo00000G®® G)® ®*+外電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)|r rI 1RPN結(jié)加反向電壓時(shí)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(shì)壘電容CB和擴(kuò)散電容Cd勢(shì)壘電容：勢(shì)壘區(qū)是積累空間電荷的區(qū)域，當(dāng)電壓變 化時(shí)，就會(huì)引起積累在勢(shì)壘區(qū)的空間電荷的變化，這 樣所表現(xiàn)出的電容是 勢(shì)壘電容。PENK©©000：）3G00©一梶斥層一ilPN結(jié)的勢(shì)壘電容擴(kuò)散電容:為了形成正向KU