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文档简介
1、1.1半导体的主要特征是1.1.1本征半导体,导体:自然段易导电物质称为导体,金属一般为导体。 绝缘体:有被称为橡皮、陶瓷、塑料、灰水晶等绝缘体的几乎不导电的物质。 半导体:另一种物质的导电特性在导体和绝缘体之间,被称为锗、硅、砷化镓、硫化物、氧化物等半导体。 一、导体、半导体和绝缘体、2、原子结构示意图、平面结构、立体结构、1 .本征半导体、本征半导体完全纯的半导体、共价键、价电子、本征半导体受到热和光,由于本征激发产生电子和空穴、自由电子、空穴、空穴,在相遇复合时又成对消失。 总而言之,关于空穴浓度(np)=电子浓度(nn )、温度t一定时、np nn=K(T )、K(T )的温度的常数,
2、根据外部电场的不同,在动态视频19、(1)半导体中有2种载流子,这是半导体和金属的导电原理的本质的不同,a .电阻率大,(2)本征半导体的特征b .导电性能随温度变化很大,总结表明,本征半导体不能直接用于半导体去老虎钳,根据1.1 .掺杂大头针,非本征半导体为: (1) N型半导体,掺杂5价杂质元素体(例如磷、砷)的非本征半导体,掺杂少量5价杂质元素体磷,多电子出现正络离子,半导体中产生了很多自由电子和正络离子,动态视频26,c .空位是少数通电子,简称少子。 e .电子带负电,因此将该半导体称为N(negative )型或电子型半导体。 f .掺杂的杂质给予电子,因此也称为施主杂质。 b.
3、N型半导体产生大量(自由的)电子和正络离子。小结节、d. np nn=K(T )、a. N型半导体是在本征半导体中掺杂少量5价杂质而形成的. (2)在本征半导体中掺杂硼等3价杂质元素体的p型半导体。 出现空穴,在半导体中产生大量的空穴和还原离子,动态视频33,c .空穴是多数载流子,电子是少数载流子。 e .由于空穴带正电,因此将该半导体称为P(positive )型或正孔型半导体。 f .掺杂的杂质接收电子,因此称为受主杂质。 a. P型半导体是在本征半导体中掺杂少量3价杂质元素体而成的。 b. P型半导体产生大量的空穴和负络离子。 在小结节、d. np nn=K(T )中,在所导入的3价元
4、素体的密度大于5价元素体的密度的情况下,能够将n型变换为p型,在非本征半导体的变革中,在所导入的5价元素体的密度大于3价元素体的密度的情况下,能够将p型变换为n型。 说明:1 .导入杂质的浓度决定多数载流子浓度;温度决定少数载流子的浓度。 3 .非本征半导体作为整体保持电中性。 4 .非本征半导体的显示方法如下图所示。 2 .杂质半导体的载流子瓦斯气体远多于本征半导体,因此其导电能力大幅改善。 (a)N型半导体,(b) P型半导体,图的非本征半导体的简略表示法,37,一方的半导体单晶中一方掺杂p型半导体,另一方掺杂n型半导体,在两区域的边界形成特殊的薄层,称为PN结电容。 图PN结电容的形成、
5、一、PN结电容的形成、1.1.3PN结电容及其单向式导电性、38、物质的浓度差引起的运动称为扩散运动。 气体、液体、固体都有。 p区的空穴浓度远高于n区。 n区的自由电子浓度远高于p区。 扩散运动降低接触面p附近区域的空穴浓度,降低接触面n附近区域的自由电子浓度,产生内部电场。 PN结电容的形成、电场作用引起的运动称为漂移运动。 扩散运动和漂移运动相关的载流子数相同,取得动态平衡时形成PN结电容。由于扩散运动,在p区域和n区域的界面上大量的载流子瓦斯气体不足,形成内部电场,阻止扩散运动的进行。 内部电场将空穴从n区域向p区域移动,自由电子从p区域向n区域移动。 对PN结电容施加顺向电压导通:耗
6、尽层变窄,扩散运动激化,通过外接电源的作用形成扩散电流,PN结电容变为导通状态。 对PN结电容施加反向电压的截止:耗尽层变宽,阻止扩散运动,有利于漂移运动,形成漂移电流。 因为电流小,所以可以近似地认为是断开的。 需要PN结电容的单向式导电性吗? 扩散和漂移的动态平衡、扩散运动使空间电荷区域增大,伴随着扩散电流逐渐减少的内部电场的增强,漂移运动与逐渐增加的扩散电流漂移电流相等时,PN结电容的总电流等于零,空间电荷区域的宽度稳定。 对称接合,即扩散运动和漂移运动取动态平衡。 非对称结,42,向图1.1.7PN结电容施加反相电压后被切断,反方向电流也被称为反方向饱和电流。 对温度敏感,随着温度的升
7、高,IS急剧增大。 43、PN结电容正向偏置时,电路中产生大的正向电流,PN结电容处于导通状态的PN结电容反向偏置时,电路中的反向电流非常小,几乎等于零,PN结电容处于截止状态。 如上所述:可知PN结电容具有单向式导电性。 44、1.1.4具有特殊性能的半导体老虎钳。 传感电阻是指它们的电阻特性对大气温度、电压、机械功率、亮度、大气湿度、磁感应强度、瓦斯气体浓度等物理量敏感的电阻元件。 这些个经常被用在对对应的物理量进行检测和控制的装置中,是自动检测和自动控制不可缺少的构成要素。 根据投入产出关系,敏感电阻器可分为“缓变型”和“突然地突变型”。 热敏电阻、热敏电阻通常由单晶或多晶等半导体材料构
8、成,以钛酸钡为主原料,辅助微量的锶、钛、铝等化合物加工而成。 电阻值随温度变化的电阻,分为电阻值随温度上升而减少的负温度系数热敏电阻(MF )和电阻值随温度上升而上升的正温度系数热敏电阻(MZ ),分为渐变型和突变型。 主要用于温度测量、温度控制(电磁炉温度控制)、火灾警报、气象探测、微波和激光功率测量,通过无线电进行温度补偿,通过电视进行消磁电流限制电阻。 其符号是,b .光电电阻(MG ),光电电阻是在玻璃上涂上对光敏感的材料,引出电极制作而成。 根据材料的不同,可以对某个光源产生敏感的感光电阻。 利用半导体的光敏效应制作的元件。 电阻值根据入射光线的强弱而变化,光线越强电阻越小。 未照射光时,表现出高阻抗,电阻值达到1.5M以上。照射光时,材料激发自由电子和空穴,其电阻值减小,随着光强度的增加,电阻值减小到1k以下。 例如可见光敏电阻,主要材料为硫化镉,应用于光电控制。 红外光敏电阻,主要材料为硫化铅,用于导弹、卫星监测。 该符号是以咖啡师或锌氧粉为主要材料的半导体陶瓷元件,根据对两端施加的电压的变化而电阻值以非线性特性发生变化。 在两端施加的电压未超过某特定值时,成为高阻抗,流过咖啡师的电流小,相当于开路。 当电压超过某一值时,其电阻急剧减少,电阻中流动的电流急剧增大。 咖啡师在电子和电气线路上得到了很多应用,主要用作过电压保护和稳定作用元件。 符号
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