第2講半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識1

1、待解決問題：_半導(dǎo)體中載流子如何運(yùn)動？-PN結(jié)的特性？E爼規(guī)Nd世？冷PI累尿國埔稚勵*叢“絵1、什么是半導(dǎo)體？什么是本征半導(dǎo)體?導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。導(dǎo)體一一鐵、鋁、銅等金屬元素等低價元素，其最外層電 子在外電場作用下很容易產(chǎn)生定向移動，形成電流。絕緣體一一惰性氣體、橡膠等，其原子的最外層電子受原子核的束縛力很強(qiáng)，只有在外電場強(qiáng)到一定程度時才可能導(dǎo) 電。半導(dǎo)體一一硅(Si)、錯(Ge)，均為四價元素，它們原 子的最外層電子受原子核的束縛力介于導(dǎo)體與絕緣體之間。本征半導(dǎo)體是純凈的晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。無雜質(zhì)卜|穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)1、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)m共價鍵由于熱運(yùn)動，具有足夠能量 的

2、價電子掙脫共價鍵的束縛 而成為自由電子自由電子的產(chǎn)生使共價鍵中有一個空位置，稱為空穴自由電子與空穴相碰同時消失，稱為復(fù)合。一定溫度下，自由電子與空穴對的濃度一定；溫度升高,熱運(yùn)動加劇，掙脫共價鍵的電子增多，自由電子與空穴對的濃度加大。2、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子運(yùn)載電荷的粒子稱為載流子。 外加電場時，帶負(fù)電的自由電 二 子和帶正電的空穴均參與導(dǎo)電， 且運(yùn)動方向相反。由于載流子數(shù)目很少，故導(dǎo)電 性很差。溫度升高，熱運(yùn)動加劇，載流 W子濃度增大，導(dǎo)電性增強(qiáng)。:）空穴 L1 t?k+4 丿、.+4+4III載流子二r.雜質(zhì)半導(dǎo)多數(shù)載流子空穴比未加雜質(zhì)時的數(shù)目 多了？少了？為什么？雜質(zhì)半導(dǎo)體主要靠多數(shù)

3、載 流子導(dǎo)電。摻入雜質(zhì)越多， 多子濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng), 實現(xiàn)導(dǎo)電性可控。磷（P）2. P型半導(dǎo)體多數(shù)載流子P型半導(dǎo)體主要靠空穴導(dǎo)電, 摻入雜質(zhì)越多，空穴濃度越高, 導(dǎo)電性越強(qiáng)，li-在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，溫度變化時, 載流子的數(shù)目變化嗎？少子與多 子變化的數(shù)目相同嗎？少子與多'子濃度的變化相同嗎？三.PN結(jié)的瘧成及其單向?qū)щ娦晕镔|(zhì)因濃度差而產(chǎn)生的運(yùn)動稱為擴(kuò)散運(yùn)動。氣 體、液體、固體均有之?？昭ㄘ?fù)離子 正離子自由電子/N區(qū)自由電、q °0 0°百乜.伊® 霄子濃度遠(yuǎn)高 于P區(qū)。© 0 0 OC°Oj© ©0 O°

4、O0Q商© ©© ©N區(qū)P區(qū)空穴 濃度遠(yuǎn)高 于N區(qū)。P區(qū)擴(kuò)厳運(yùn)動擴(kuò)散運(yùn)動使靠近接觸面P區(qū)的空穴濃度降低、靠近接觸面N區(qū)的自由電子濃度降低，產(chǎn)生內(nèi)電場，不利于擴(kuò)散運(yùn)動的繼 續(xù)進(jìn)行。9PN結(jié)的形成由于擴(kuò)散運(yùn)動使P區(qū)與N區(qū)的交界面缺少多數(shù)載流子，形成 內(nèi)電場，從而阻止擴(kuò)散運(yùn)動的進(jìn)行。內(nèi)電場使空穴從N區(qū)向P 區(qū)、自由電子從P區(qū)向N區(qū)運(yùn)動。1、PN結(jié)的電容效應(yīng)1. 勢壘電容PN結(jié)外加電壓變化時，空間電荷區(qū)的寬度將發(fā)生 變化，有電荷的積累和釋放的過程，與電容的充放 電相同，其等效電容稱為勢壘電容G。2. 擴(kuò)散電容c. = cb + cdPN結(jié)外加的正向電壓變化時，在擴(kuò)散路程中載 流子的濃度及其梯度均有變化，也有電荷的積累和 釋放的過程，其等效電容稱為擴(kuò)散電容q。結(jié)電容：結(jié)電容不是常量！若PN結(jié)外加電壓頻率高到一定 程度，則失去單向?qū)щ娦?！自測題（1）在N型半導(dǎo)體中如果摻入足夠量的三價元素，可 將其改型為P型半導(dǎo)體。 （/）（2）因為N型半導(dǎo)體的多子是自由電子，所以它帶負(fù) 電。（X）（3）PN結(jié)在無光照、無外加電壓時，結(jié)電流為零。（/）（4）PN結(jié)加正向電壓時