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第一章半导体器件基础
半导体的基本知识
半导体二极管
半导体三极管
BJT模型
半导体的基本知识
在物理学中。根据材料的导电能力,可以将他们划分导体、绝缘体和半导体。半导体的电阻率为10-3~109 cm。
典型的半导体是硅Si和锗Ge,它们都是4价元素。
硅原子(14)
锗原子(32)
一. 本征半导体
本征半导体——化学成分纯净的半导体。
%,常称为“九个9”。
半导体的两个重要性质:
(1)受热或受到光照后,其导电性能会显著增加。
(2)掺入“杂质”后,其导电性能会急剧增强。

硅和锗最外层轨道上的四个电子称为价电子。
它们在制成晶体时,分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。
共价键共
有电子对
在温度T=0oK(-273oC)时,所有的价电子都被紧紧束缚在共价键中,不会成为自由电子,此时,本征半导体呈绝缘体状。
形成共价键后,每个原子的最外层电子是八个,构成稳定结构。
2. 本征激发
这一现象称为本征激发,也称热激发。
当温度升高或受到光的照射时,价电子能量增高,有的价电子可以挣脱原子核的束缚,而参与导电,成为自由电子。
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,称为空穴。
空穴是带正电的(电量与电子相同但极性为正)。
可见本征激发同时产生电子空穴对。
温度越高,产生的电子空穴对越多。
动画演示
本征半导体性质的归纳
(1)绝对零度(-273℃)时,无载流子,不导电。
(2)本征激发后,产生载流子,可导电。
本征半导体中有两种载流子:
(1)自由电子,带负电荷。
(2)空穴,带正电荷。
注意:空穴的运动与自由电子不同,它是靠相邻共价键中的价电子依次充填空穴来实现的。
动画演示
自由电子带负电荷逆电场运动电子流
动画演示
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
自由电子
E
+
-
+总电流
载流子
空穴带正电荷顺电场运动空穴流
本征半导体的导电性取决于外加能量:
温度变化,导电性变化;光照变化,导电性变化。
导电机制
二. 杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量元素称为杂质半导体。
1. N型半导体
在本征半导体中掺入五价杂质元素,例如磷,称为N型半导体,也称电子型半导体。