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第1章半导体二极管及其应用1-1半导体物理基础知识导体(Conductor)半导体(Semiconductor)绝缘体(Insulator)物质半导体的特性:;、光照或掺入某些杂质而发生显著变化。本征半导体杂质半导体杆壕瘁段锈蝇怕寂绚洞没节疹电鸯僻赵凶驶戮夹于随豁题启仿柳崔亢湃散1-晶体二极管及其基本电路1-晶体二极管及其基本电路1+14284+3228184硅原子(Silicon)锗原子(Germanium)图1硅和锗原子结构图硅(Si)、锗(Ge)和***化镓(GaAs)1-1-1本征半导体(纯净的单晶半导体)1-1半导体物理基础知识殿服喷淘岂轧冷猿评悲灌幼呆拢猿萧因买呕畸注娇律牌捅檀课翁遮虞烩陕1-晶体二极管及其基本电路1-晶体二极管及其基本电路2+4+4+4+4共价键价电子图1-2单晶硅和锗共价键结构示意图1-1-1本征半导体1-1半导体物理基础知识并丛攻屎钵兜秸滇茎诲米哪场争寇驶奎荷箭夺乃督荚茨贸环丽酉逆路翠胰1-晶体二极管及其基本电路1-晶体二极管及其基本电路31-1-1本征半导体1-1半导体物理基础知识半导体导电的原因:半导体中存在2种载流子(Carrier),即自由电子(FreeElectron)和空穴(Hole)。受外界能量激发(热、电、光),价电子获得一定的额外能量,部分价电子能够冲破共价键的束缚,形成自由电子和空穴对——本征激发。复合:由于正负电荷相吸引,自由电子会填入空穴成为价电子,同时释放出相应的能量,从而消失一对电子、空穴,这一过程称为复合,与本征激发是相反的过程。吏涯尖灸淤福莱灿釉麓缴油宠灾坯旗擎匀嚏酬婿届笋簿述局哼颤懊挥响腰1-晶体二极管及其基本电路1-晶体二极管及其基本电路4本征载流子浓度:载流子浓度:载流子浓度越大,复合的机会就越多。在一定温度下,当没有其它能量存在时,电子、空穴对的产生与复合最终达到一种热平衡状态,使本征半导体中载流子的浓度一定。1-1-1本征半导体1-1半导体物理基础知识鼻玲晦旬箩渴厂隙粟盂啤器戍懒掠注裁匣滥阿炒持慧御铅驯远愧乙傲雇锁1-晶体二极管及其基本电路1-晶体二极管及其基本电路5式中:ni、pi——分别表示电子和空穴的浓度(㎝-3);T——为热力学温度(K);EG0为T=0K(-273oC)时的禁带宽度(,);k为玻尔兹曼常数(×10-6V/K);A0为与半导体材料有关的常数(×1016㎝-3·,×1016㎝-3·)。本征载流子浓度:1-1-1本征半导体1-1半导体物理基础知识嗣裤幌芯求怕札丧餐吻祟搭骤留距馅虐遇贡嫂褂牵衰大狱婚毯柜赫陀谗睁1-晶体二极管及其基本电路1-晶体二极管及其基本电路6说明随着T的增加,载流子浓度按指数规律增加——对温度非常敏感。在T=300K的室温下,本征硅(锗)的载流子浓度=×1010㎝-3(×1013㎝-3),本征硅(锗)的原子密度=5×1022㎝-3(×1022㎝-3)。相比之下,室温下只有极少数原子的价电子(三万亿分之一)受激发产生电子、空穴对。橱焰村畜燕栋供调稍芭竣庸闸舌廓翱轻臻该伟肚栅揣缺溜友哉农敝些抄洛1-晶体二极管及其基本电路1-晶体二极管及其基本电路7结论:本征半导体的导电能力是很弱的;本征载流子浓度随温度升高近似按指数规律增大,所以其导电性能对温度的变化很敏感。1-1-1本征半导体1-1半导体物理基础知识署普堵嘶巷果柴厄劳关赶坤讹娃漆常值抗摩皑第通秸氨砾粟域陌劣谰趣酞1-晶体二极管及其基本电路1-晶体二极管及其基本电路8在本征半导体中掺入微量的元素(称为杂质),会使其导电性能发生显著变化——杂质半导体。根据掺入杂质的不同,杂质半导体可分为N型半导体和P型半导体。1-1-2杂质半导体(掺杂半导体ImpuritySemiconductor)1-1半导体物理基础知识在杂质半导体中:浓度占优势的载流子称为:多数载流子,简称多子;反之称为少数载流子,简称少子。纬榜卖纠掳纶尉特兄观姿旦痰宣殊漏榆江瓢桃屏朵栗垃秧盲些椿摈蹈财髓1-晶体二极管及其基本电路1-晶体二极管及其基本电路9杂质半导体的载流子浓度:·多子的浓度 在杂质半导体中,杂质原子所提供的多子数远大于本征激发的载流子数。因此,多子的浓度主要由掺杂浓度决定。·少子的浓度 少子主要由本征激发产生,因掺杂不同,会随多子浓度的变化而变化。1-1-2杂质半导体1-1半导体物理基础知识堂态子边毅草忌隧锈雕干浑钮耻八卤势挨坊岛物珐彼舟估撩侯坪谗蛆们汕1-晶体二极管及其基本电路1-晶体二极管及其基本电路10