模电第三章课件.ppt

半导体的特点:
根据物体导电能力(电阻率)的不同,划分为导体、绝缘体和半导体。
半导体的电阻率为10-3~109 cm。常用材料的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。
导电能力不同于导体、绝缘体
半导体的基本知识
返回
导电能力在外界光和热的刺激时发生很大变化——光敏元件、热敏元件
掺进微量杂质,导电性能显著增加——各类半导体
原子按一定规律排列,形成晶体点阵后:

用得最多的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge),它们都是四价元素,简化原子结构为:
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
共价键
硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构
本征半导体、空穴及其导电作用
本征半导体——完全纯净的、结构完整的半导体晶体。
载流子——可以自由移动的带电粒子
电导率——与材料单位体积中载流子数有关,载流子浓度越高,电导率越高
返回
T=0K(K=273+oC)时,本征半导体的价电子被共价键束缚,无载流子,不导电,相当于绝缘体。
T=300K(室温)或有外界刺激时,本征半导体的价电子获得足够能量挣脱共价键的束缚,成为自由电子——本征激发
本征激发
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
电子空穴对
自由电子产生的同时,在其原来的共价键中就出现了一个空位,这个空位为空穴。
自由电子
因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的,称为电子空穴对。
本征激发
或热激发
动画1-1
空穴
电子与空穴的移动
所以晶体中的载流子有两种:自由电子、空穴
空穴是带正电的粒子,与电子的电量相等符号相反。
本征半导体中,自由电子和空穴是成对出现的,任何时刻浓度相等,ni=Pi,只与温度有关。
返回
复合——自由电子可以与空穴复合形成新的填充的共价键
温度一定时,载流子的复合率等于产生率——动态平衡
杂质半导体
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
(电子型半导体)
在本征半导体中掺入五价的元素(磷、砷、锑)
失去电子成为
稳定的正离子
+5
易成为自由电子
在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质,可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。
返回