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模拟电子技术基础
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第14章半导体器件
§ 半导体的导电特性
§ PN结及其单向导电性
§ 二极管
§ 稳压二极管
§ 双极型晶体管
§ 光电器件
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半导体的导电机理不同于其它物质,所以它具有不同于其它物质的特点。例如:
当受外界热和光的作用时,它的导电能
力明显变化。
往纯净的半导体中掺入某些杂质,会使
它的导电能力明显改变。
§ 半导体的导电特性
半导体——导电能力介于导体和绝缘体之间。
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本征半导体:完全纯净的、结构完整的半导体晶体。
共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中,称为束缚电子,常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子,因此本征半导体中的自由电子很少,所以本征半导体的导电能力很弱。
现代电子学中,用的最多的半导体是硅和锗,它们的最外层电子(价电子)都是四个。
§ 本征半导体
1)本征半导体
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2)本征半导体的导电机理
在绝对0度(T=0K)和没有外界激发时,价电子完全被共价键束缚着,本征半导体中没有可以运动的带电粒子(即载流子),它的导电能力为 0,相当于绝缘体。
在常温下,由于热激发,使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚,成为自由电子,同时共价键上留下一个空位,称为空穴。
、自由电子和空穴
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本征半导体中存在数量相等的两种载流子,即自由电子和空穴。
本征半导体中电流由两部分组成:
1. 自由电子移动产生的电流。
2. 空穴移动产生的电流。
本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
温度越高,载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强,温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素,这是半导体的一大特点。
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3、杂质半导体
P 型半导体:空穴浓度大大增加的杂质半导体,也称为(空穴半导体)。掺入少量的三价元素
N 型半导体:自由电子浓度大大增加的杂质半导体,也称为(电子半导体)。掺入少量的五价元素磷
自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流子(多子),空穴称为少数载流子(少子)。
P 型半导体中空穴是多子,电子是少子。
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杂质半导体的示意表示法
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P 型半导体
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N 型半导体
杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。但由于数量的关系,起导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。
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P型半导体
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N型半导体
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扩散运动
内电场E
漂移运动
扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽,空间电荷区越宽。
内电场越强,就使漂移运动越强,而漂移使空间电荷区变薄。
空间电荷区,
也称耗尽层。
1)PN结的形成
§ PN结及其单向导电性
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漂移运动
P型半导体
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N型半导体
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扩散运动
内电场E
所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡,相当于两个区之间没有电荷运动,空间电荷区的厚度固定不变。
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