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第二节晶体管的基础知识4二、半导体的基础知迟二、晶体二极管三、晶体三极管半导体的基础知识P倒四行物体根据导电能力的强弱可分为导体、半导体和绝缘体三大类。凡容易导电的物质(如金、银、铜、铝、铁等金属物质)称为导体;不容易导电的物质(如玻璃、橡胶、塑料、陶瓷等)称为绝絲体;导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅、锗、硒等)称为率导钵。半导体之所以得到广泛的应用,是因为它具有热敏性、光敏性、掺杂性等特殊性能。PN结1、P型、N型半导体本征半导体是一种纯净的半导体晶体。常用的半导体材料是单晶硅(Si)和单晶锗(Ge)。半导体硅和锗都是4价元素,其原子结构如图1(a),(b)所示。价电子电子轨道惯性核价电子原子核图1:半导体的原子结构示意图(a)硅原子;(b)锗原子;(c)简化模型本征半导体晶体结构示意图如图2所示。由图2可见,各原子间整齐而有规则地排列着,使每个原子的4个价电子不仅受所属原子核的吸引,而且还受相邻4个原子核的吸引,每一个价电子都为相邻原子核所共用,形成了稳定的共价键结构。每个原予核最外层等效有8个价电子,由于价电子不易挣脱原子核束缚而成为自由电子,因此,本征半导体导电能力较差。共价键价电子图2单晶硅的共价键结构但是,如果能丛外界获得一定的能量(如光照、温升等),有些价电子就会挣脱共价键的束縛而成为自由电子,在共价键中留下一个空位,称为“空穴”空穴的出现使相邻原子的价电子离开它所在的共价键来填补这个空穴,同时,这个共价键又产生了一个新的空穴。这个空穴也会被相邻的价电子填补而产生新的空穴,这种电子填补空穴的运动相当于带正电荷的空穴在运动,并把空穴看成一种带正电荷的载流子。空穴越多,半导体的载流子数目就越多,因此形成的电流就越大。在本征半导体中,空穴与电子是成对出视的,称为电子一空穴对。其自由电子和空穴数目总是相等的。本征半导体在温度升高时产生电子一空穴对的现象称为本征激发。温度越高,产生的电子一空穴对数目就越多,这就是半导体的热敏性。在半导体中存在着自由电子和空穴两种载流子,而导体中只有自由电子这一种载流子,这是半导体与导体的不同之处。在本征半导体中掺入微量的杂质元素,就会使半导体的导电性能发生显著改变。根据掺入杂质元素的性质不同,杂质半导体可分为P型半导体和N型率导体两大类①P型半导体P型半导体是在本征半导体硅(或锗)中掺入微量的3价元素(如硼、铟等)而形成的。因杂质原子只有3个价电子,它与周围硅原子组成共价键时,缺少1个电子,因此在晶体中便产生一个空穴,当相邻共价键上的电子受热激发获得能量时,就有可能填补这个空穴,使硼原子成为不能移动的负离子,而原来硅原子的共价键因缺少了一个电子,便形成了穴,使得整个率导体仍呈中性,如图3所示。综上所述,在掺入杂质后,载流子的数目都有相当程度的增加。因而对半
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