半导体的基础知识资料

1、1.1半导体基础知识纯净的具有金属结构的半导体称为本征半导体 晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵，称 为晶格。本征半导体中有两种载流子1、挣脱共价键束缚的自由电子2、共价键中留下的空位置空穴1.1.1 本征半导体现代电子学中，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。通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体本征半导体的导电机理在其它力的作用下， 空穴吸引附近的电子 来填补，这样的结果 相当于空穴的迁移， 而空穴的迁移相当于 正电荷的移动，因此 可以认为空穴是载流 子。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

2、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。1.1.2 杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就 会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因 是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。? 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）。? 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）。N型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷 （或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被 杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子， 其中四个与相邻的半导体原子形成共价键， 必

3、定多出一个电子，这个电子几乎不受束 缚，很容易被激发而成为自由电子，这样磷 原子就成了不能移动的带正电的离子。每个 磷原子给出一个电子，称为 施主原子。多余电子 *+4N型半导体中 的载流子是什 么？磷原子1、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，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型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼 （或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质 取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的半导体原子形成共价键 时，产生一个空穴

4、。这个 空穴可能吸引束缚电子来 填补，使得硼原子成为不 能移动的带负电的离子。由于硼原子接受电子，所 以称为受主原子。P型半导体中空穴是多子，电子是少子杂质半导体的示意表示法0 Q && O QQ O& O O& C o & O 0P型半导体+«+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。1.1.3 PN 结PN结的形成：在同一片半导体基片上，分别制造 P型半导体和N型半导体，经过载流 子的扩散，在它们的交界面处就形成 了 PN 结。漂移运动内电场越强，就使漂移

5、运动越强，而漂移使空 间电荷区变薄。O二二工OOD0Q©® ® (+ + .+ Q©G© GGO0O00+;(+ e *n 二二QO0Q0Q©®©o ©©G GOOooD0(+® (+ (+ P型半导体二内电场eN型半导体扩散的结果是使空间 电荷区逐渐加宽，空 间电荷区越宽。空间电荷区,扩散运动也称耗尽层。电位VG； 0 0 0 G 0ODDO1G G G G G ；GQ°0GG G G G 匕G G G g G ' G0 11(+k+(+(+牟(+©!g&

6、#174;gg (+丄+；+(+心(+Q(+(+(+QGP型区空间' N型区 电荷区注意:1、空间电荷区中没有载流子。2、空间电荷区中内电场阻碍 P中的空穴、N区中的电子（都是多子）向对方运动（扩散 运动）。3、P区中的电子和 N区中的空穴（都是少），数量有限，因此由它们形成的电流 很小。PN占的单向导电性©e®® QIOIQI0I ©© PQ 6 wpo Q©oo 乜© ©t0t© 0 ® 0 ®©(±>0(P区加正、N区加负电 压。PN 吉加正向电

7、压时导通PN结加上正 向电压、正 向偏置的意 思都是：PN结加上反 向电压、反向 偏置的意思都 是：P区加负、N区加正电 压。P11Np<0aoOG®® ©® ©©pqo00000G®® G)® ®*+外电场内电场|r rI 1RPN结加反向电压时截止?二极管的极间电容二极管的两极之间有电容，此电容由两部分组成：势垒电容CB和扩散电容Cd势垒电容：势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变 化时，就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这 样所表现出的电容是 势垒电容。PENK©©000：）3G00©一梶斥层一ilPN结的势垒电容扩散电容:为了形成正向KU