模拟电子技术模拟电子技术 (30).pdf

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1、本征半导体与杂质半导体本征半导体与杂质半导体 本征半导体本征半导体 杂质半导体杂质半导体 导体导体、半导体、半导体、绝缘体绝缘体。自然界物质按导电能力划分：自然界物质按导电能力划分：常用的半导体材料：常用的半导体材料：硅、锗、硅、锗、砷化镓等砷化镓等 半导体半导体 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。导体导体 绝缘体绝缘体 半导体与导体、绝缘体的区别半导体与导体、绝缘体的区别 半导体的半导体的导电特性导电特性 光敏性光敏性 热敏性热敏性 掺杂性掺杂性 定义：定义：指半导体的导性能随着温度的变化明显不相同。用途：用途：利用光敏性可制作光敏电阻、光电池、光敏二极

2、管、光敏三极管等。定义：定义：指半导体的导电性能随着光照程度不同而显著变化。用途：用途：利用热敏性可制作各种热敏器件。定义：定义：指半导体的导性能随着温度的变化明显不相同。用途：用途：利用热敏性可制作各种热敏器件。硅硅(锗锗)的原子结构的原子结构 简化模型简化模型 原子核原子核 价电子价电子 (束缚电子束缚电子)硅硅 锗锗 单个硅原子与核外价电子单个硅原子与核外价电子排列成晶体的立体示意图排列成晶体的立体示意图 本征半导体的共价键结构本征半导体的共价键结构 简化模型简化模型 原子核原子核 硅硅(锗锗)的的共价键共价键结构结构 价电子价电子 (束缚电子束缚电子)相邻原子共有价电相邻原子共有价电子

3、形成的束缚子形成的束缚 在绝对零度时，不导电，是绝缘体。在绝对零度时，不导电，是绝缘体。温度（或光照）温度（或光照）价电子获得能量价电子获得能量 产生自由电子和空穴对产生自由电子和空穴对 由于热激发由于热激发而产生的自而产生的自由电子由电子 自由电子移自由电子移走后产生的走后产生的空穴空穴 本征激发本征激发 自由电子和空穴均参与导电，自由电子和空穴均参与导电，统称为载流子。统称为载流子。温度温度 载流子的浓度载流子的浓度 导电能力导电能力 。本征半导体载流子浓度较低，导电能力较弱。本征半导体载流子浓度较低，导电能力较弱。半导体中有两种载流子半导体中有两种载流子 自由电子自由电子和和空穴空穴 两

4、种载流子的运动：两种载流子的运动：自由电子自由电子(在共价键以外在共价键以外)的运动的运动 空穴空穴(在共价键以内在共价键以内)的运动的运动 自由电子带负电，空穴带正电。自由电子带负电，空穴带正电。I IP IN 1.1.本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少 2.2.半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电 3.3.本征半导体导电能力弱，并与温度有关本征半导体导电能力弱，并与温度有关。N 型型 +5+5 +4+4 +4+4 +4+4 +4+4 +4+4 磷原子磷原子 多余电子多余电子 载流子数 电子数 N 型半导体的结

5、构及导电机理型半导体的结构及导电机理 在本征半导体中掺入微量的在本征半导体中掺入微量的5 5价价杂质元素杂质元素 空穴空穴少子少子（少数载流子）（少数载流子）电子电子多子多子（多数载流子）（多数载流子）杂质原子为施主原子杂质原子为施主原子 正离子正离子带正电，不能移动带正电，不能移动 N型型 多数载流子（多子）自由电子 少数载流子（少子）空穴 正离子 P 型型 +3+3 +4+4 +4+4 +4+4 +4+4 +4+4 硼原子硼原子 空位空位 空穴空穴多子多子（多数载流子）（多数载流子）电子电子少子少子（少数载流子）（少数载流子）载流子数载流子数 空穴数空穴数 在本征半导体中掺入微量的在本征半导体中掺入微量的3 3价价杂质元素杂质元素 杂质原子为受主原子杂质原子为受主原子 负离子负离子带负电，不能移动带负电，不能移动 P型型 少数载流子（少子）自由电子 多数载流子（多子）（空穴）负离子