模电半导体基础知识.pptx

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第一章常用半导体器件
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、N型半导体的基本结构及特性;
。
、N型半导体的形成和电结构特点;
。
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学习目标:
学习重点:
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§一、本征半导体
1、半导体
纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。
根据材料的导电能力,可以将他们划分为导体、绝缘体和半导体。典型的半导体是硅Si和锗Ge,它们都是四价元素。
硅原子
锗原子
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章目录
硅和锗最外层轨道上的四个电子称为价电子。
晶体结构是指晶体的周期性结构。即晶体以其内部原子、离子、分子在空间作三维周期性的规则排列为其最基本的结构特征
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空穴
自由电子
2、本征半导体的晶体结构
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
(1)共价键:相邻两个原子共用一对最外层电子(价电子)的组合称为共价键。
(2)束缚电子:共价键中的价电子受共价键的束缚。
(3)自由电子:共价键中的电子获得一定能量(热能)后,挣脱共价键的束缚(本征激发),形成自由电子。
(4)空穴:电子挣脱共价键的束缚形成自由电子后,共价键中留下一个空位,称为空穴。空穴带正电。
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共价键
束缚
电子
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+4
+4
+4
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+4
+4
+4
+4
+4
自由电子运动方向与空穴运动方向相反。
3、本征半导体中的两种载流子
自由电子
载流子
空穴
载流子:能够自由移动的带电粒子。
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4、本征半导体中载流子的浓度
本征激发:半导体在受热或光照下产生“电子空穴对”的
现象称为本征激发。
复合:自由电子填补空穴,使两者消失的现象称为复合。
动态平衡:在一定温度下,本征激发产生的“电子空穴对”,与复合的“电子空穴对”数目相等,达到动态平衡。在一定温度下,载流子的浓度一定。
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章目录
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
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本征半导体载流子浓度为:
T=300K时,本征半导体中载流子的浓度比较低,导电能力差。Si:×1010cm-3Ge:×1013cm-3
T:热力学温度;
k:玻耳兹曼常数(×10-5eV/K);
K1:与半导体材料载流子有效质量、有效能级密度有关的常量。(Si:×1016cm-3·K-3/2,Ge:×1016cm-3·K-3/2);
EGO:热力学零度时破坏共价键所需的能量,又称禁带宽度(Si:,Ge:);
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自由电子
施主离子
电子空穴对
自由电子
二、杂质半导体
1、N型半导体
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章目录
掺入微量杂质,可使半导体导电性能大大增强。按掺入杂质元素不同,可形成N型半导体和P型半导体。
在本征半导体中掺入微量五价元素。
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N型半导体
硅原子
多余电子
磷原子
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+4
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+4
+4
+4
+4
+4
+5
多数载流子---自由电子少数载流子--空穴
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受主离子
电子空穴对
空穴
2、P型半导体
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章目录
在本征半导体中掺入微量三价元素。
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P型半导体
硅原子
空位
硼原子
多数载流子--空穴少数载流子—自由电子
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+3
空穴
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(、)有关。

(、)有关。
,少子的数量
(、、)。
a
b
c
,P型半导体中的电流
主要是,N型半导体中的电流主要是。
(、)
b
a