电子技术与应用项目化教程 课件 项目1第一讲 认识半导体

项目一——认识半导体项目一

认识半导体学习内容：

1.半导体基础知识。2.PN结的形成过程。3.PN结的导电特性。学习要求：

目的：了解半导体的内部结构和类型；理解PN结的形成以及导电特性。重点：PN结的形成以及导电特性。难点：PN结的形成以及导电特性。一、半导体基础知识

半导体-----导电能力介于导体与绝缘体之间

物体根据其导电能力

绝缘体

半导体

导体本征半导体半导体杂质半导体硅

常用的材料锗

半导体特性：热敏性、光敏性、可掺杂性。本征半导体就是完全纯净的半导体（也叫纯净半导体）。1.本征半导体单晶硅共价键结构与本征激发

在本征半导体中，空穴与电子是成对出现的，称为电子—空穴对，其自由电子和空穴数目总是相等的，如图所示。温度升高时在本征半导体产生电子—空穴对的现象称为本征激发。温度越高，产生的电子-空穴对数目就越多，这就是半导体的热敏性。（1）P型半导体2.掺杂半导体P型半导体的共价键结构

P型半导体是在本征半导体硅中掺入微量的3价元素（如硼）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，如图所示。N型半导体是在本征半导体硅中掺入微量的5价元素（如磷）而形成的，杂质原子有5个价电子与周围硅原子结合成共价键时，多出1个价电子，这个多余的价电子易成为自由电子，如图所示。N型半导体多子为自由电子，少子为空穴。（2）

N型半导体N型半导体的共价键结构

P型半导体中，原来的晶体仍会产生电子-空穴对，由于杂质的掺入，使得空穴数目远大于自由电子数目，成为多数载流子（简称多子），而自由电子则为少数载流子（简称少子）。因而P型半导体以空穴导电为主。

N型半导体中，原来的晶体仍会产生电子-空穴对，由于杂质的掺入，使得自由电子数目远大于空穴数目，成为多数载流子（简称多子），而空穴则为少数载流子（简称少子）。因而N型半导体以自由电子导电为主。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，半导体导电性能大大改善。多子主要是由掺杂产生的，少子是由本征激发产生的。二、PN结的形成

同一块半导体基片的两边分别形成P型和N型半导体。由于界面两边明显存在浓度差，产生扩散运动，在它们的交界面附近会形成一个很薄的空间电荷区，称为PN结。PN形成过程

总结：N区的多子（电子）----向P区扩散，并与交界面附近P区的空穴复合，在N区留下一层不能移动的正电荷离子。扩散的结果使交界面出现了空间电荷区，空间电荷区形成了一个由N区指向P区的内电场。内电场的存在阻碍了扩散运动，当扩散与漂移达到动态平衡时，便形成了一定厚度的空间电荷区，称为PN结。

由于电荷区缺少能移动的载流子，故又称PN结为耗尽层或阻挡层。同样，P区的多子（空穴）也会向N区扩散，并与界面附近的N区电子复合而消失，在P区留下一层不能移动的负电荷离子。

三、PN结导电性能1.PN正向偏置-------当外加直流电压使PN结P区电位高于N区

电位时，PN结正向偏置，简称正偏。PN结正向导电性能PN结正向导电性能PN正偏时：

外电场削弱内电场；PN结变窄，呈低阻状态；

正向电流很大；PN结处于导通状态。PN结正向导电性能PN结反向导电性能2.PN反向偏置-------当外加直流电压使PN结N区电位高于P区

电位时，PN结反向偏置，简称反偏。PN结反向导电性能PN结反向导电性能总结：PN结具有单向导电性能，PN结正向导通，