二极管的认知及应用 半导体基础知识

半导体基础知识一、半导体的特性导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体,如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间,称为半导体，如硅、锗、砷化镓，和一些硫化物、氧化物等。导体——金属导线绝缘体——导线护层光敏性半导体受光照后，其导电能力大大增强；光敏性受温度的影响，半导体导电能力变化很大；掺杂性在半导体中掺入少量特殊杂质，其导电能力极大地增强；一、半导体的特性半导体材料的独特性能是由其内部的导电机理所决定的。1.本征半导体的结构特点常用的半导体材料是硅和锗，它们的最外层电子(价电子)都是四个。完全纯净、结构完整的半导体晶体，称为本征半导体。锗、硅的原子结构图硅（锗）的晶体结构二、本征半导体＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4+4代表正离子代表价电子每个硅原子和相邻的硅原子之间形成共价键，共用一对价电子。每个硅原子外层都具有8个价电子，构成稳定结构。硅（锗）的共价键结构二、本征半导体在绝对温度T=0K时，所有的价电子都紧紧束缚在共价键中，不会成为自由电子，因此本征半导体的导电能力很弱，接近绝缘体。＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋＋在游离走的价电子原位上留下一个不能移动的空位，叫空穴。受光照或温度上升影响，共价键中价电子的热运动加剧，一些价电子会挣脱原子核的束缚游离到空间成为自由电子。二、本征半导体2.本征半导体的导电机理由于热激发而在晶体中出现电子空穴对的现象称为本征激发。＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4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——本征激发2.空穴移动产生的电流——复合运动温度越高，载流子的浓度越高，本征半导体的导电能力越强。二、本征半导体2.本征半导体的导电机理

由于空穴的存在，会吸引相邻电子填补空穴，使得自由电子和空穴成对消失，这个过程称为复合。在一定温度下，本征激发和复合运动不断进行下去，并达到动态平衡，使电子和空穴对的浓度一定。也就是在本征半导体中，存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。+＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4P磷原子多余电子本征半导体中，虽然有自由电子和空穴两种载流子，但由于数量极少，导电能力很弱。掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著增强。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)。五价元素磷(P)1.N型半导体三、杂质半导体根据所掺入的杂质的不同，杂质半导体可分为：N型和P型两大类。N型半导体中，载流子是什么呢？1、有掺杂原子提供的电子2、本征导体产生的电子和空穴对三、杂质半导体++++++++++++++++N型半导体多子-自由电子少子-空穴如图所示是N型半导体的示意图，由不能移动、带正电的离子；多数载流子——自由电子；少数载流子——空穴组成。整个半导体成电中性。＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4B+三价元素硼(B)硼原子空穴三、杂质半导体2.P型半导体掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，空穴浓度远大于自由电子浓度。空穴称为多数载流子(多子)，自由电子称为少数载流子(少子)。三、杂质半导体如图所示是P型半导体的示意图，由不能移动、带负电的离子；多数载流子