《模电》教学1第一节-半导体的特性.ppt

第一节 半导体的特性,本征半导体,杂质半导体,下页,总目录,1. 半导体(semiconductor),共价键covalent bond,半导体的定义：将导电能力介于导体和绝缘体之间的一大类物质统称为半导体。,一、本征半导体(intrinsic semiconductor),在硅(或锗)的晶体中,原子在空间排列成规则的晶格。,下页,首页,上页,2. 本征半导体(intrinsic semiconductors),在本征半导体中，由于晶体中共价键的结合力很强，在热力学温度零度（即T = 0 K ）时，价电子的能量不足以挣脱共价键的束缚，晶体中不存在能够导电的载流子，半导体不能导电，如同绝缘体一样。,下页,上页,首页,本征半导体中的载流子,如果温度升高，少数价电子将挣脱共价键束缚成为自由电子。,在原来的共价键位置留下一个空位，称之为空穴。,下页,上页,首页,半导体中存在两种载流子：带负电的自由电子和带正电的空穴。,在一定温度下电子 空穴对的产生和复合达到动态平衡。,两种载流子浓度相等,下页,上页,首页,1. N型（或电子型）半导体 (N-type semiconductor),二、 杂质半导体,则原来晶格中的某些硅原子将被杂质原子代替。杂质原子与周围四个硅原子组成共价键时多余一个电子。这个电子只受自身原子核吸引，在室温下可成为自由电子。,在4价的硅或锗中掺入少量的5价杂质元素，,下页,上页,在本征半导体中掺入某种特定的杂质，就成为杂质半导体。,自由电子,首页,失去自由电子的杂质原子固定在晶格上不能移动，并带有正电荷，称为正离子。,在这种杂质半导体中，电子的浓度大大高于空穴的浓度。,因主要依靠电子导电，故称为电子型半导体。,下页,上页,5价的杂质原子可以提供电子，所以称为施主原子。,首页,在硅或锗晶体中掺入少量的3价杂质元素，,空位,2. P型半导体(P-type semiconductor),当它与周围的硅原子组成共价键时，将缺少一个价电子，产生了一个空位。,空位为电中性。,下页,上页,首页,硅原子外层电子由于热运动填补此空位时，杂质原子成为负离子，硅原子的共价键中产生一个空穴。,在这种杂质半导体中，空穴的浓度远高于自由电子的浓度。,空穴,在室温下仍有电子 空穴对的产生和复合。,多数载流子,P型半导体主要依靠空穴导电，所以又称为空穴型半导体。,下页,上页,3价的杂质原子产生多余的空穴，起着接受电子的作用，所以称为受主原子。,少数载流子,首页,在杂质半导体中：杂质浓度不应破坏半导体的晶体结构，多数载流子的浓度主要取决于掺入杂质的浓度；而少数载流子的浓度主要取决于温度。杂质半导体的优点：掺入不同性质、不同浓度的杂质，并使P型半导体和N型半导体以不同方式组合，可以制造出形形色色、品种繁多、用途各异的半导体器件。,总结,上页,首页,