技能培训专题电子技术基础ch1-1.ppt
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1、1.1 半导体的基础知识半导体的基础知识1.2 半导体二极管半导体二极管1.3 二极管电路的分析方法及应用二极管电路的分析方法及应用1.4 特殊二极管特殊二极管1.5 半导体三极管半导体三极管1.1 半导体的基础知识半导体的基础知识 1.1.1 导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体 1.1.2 本征半导体本征半导体 1.1.3 杂质半导体杂质半导体 1.1.4 PN PN结结 1.1.1 导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体 根据物体导电能力根据物体导电能力( (电阻率电阻率) )的不同,来划分的不同,来划分导体、绝缘体和半导体。导体、绝缘体和半导体。典型的半导体有典型的半导体有硅硅S
2、i和和锗锗Ge以及以及砷化镓砷化镓GaAs等。等。半导体的特殊性能:半导体的特殊性能: 掺杂性掺杂性 热敏性热敏性 光敏性光敏性 1.1.2 本征半导体本征半导体硅晶体的空间排列硅晶体的空间排列本本征征半半导导体体完完全全纯纯净净的的、不不含含杂杂质质的的半半导导体体。它在物理结构上呈单晶体形态。它在物理结构上呈单晶体形态。 晶体的共价键结构晶体的共价键结构硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构 两种载流子:电子和空穴两种载流子:电子和空穴空穴空穴共价键中的空位共价键中的空位。电子空穴对电子空穴对由热激发由热激发而产生的自由电子和空穴而产生的自由电子和空穴对对。空
3、穴的移动空穴的移动空穴的空穴的运动是靠相邻共价键中运动是靠相邻共价键中的价电子依次充填空穴的价电子依次充填空穴来实现的。来实现的。两种载流子本征激发、复合动态平衡两种载流子本征激发、复合动态平衡 1.1.3 杂质半导体杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质,在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质,可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为称为杂质半导体杂质半导体。 N型半导体型半导体掺入五价杂质元素(如磷)的掺入五价杂质元素(如磷)的半导体。半导体。 P
4、型半导体型半导体掺入三价杂质元素(如硼)掺入三价杂质元素(如硼)的半导体。的半导体。 1. N型半导体型半导体 因五价杂质原子中因五价杂质原子中只有四个价电子能与周只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的围四个半导体原子中的价电子形成共价键,而价电子形成共价键,而多余的一个价电子因无多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形共价键束缚而很容易形成自由电子。成自由电子。 在在N型半导体中型半导体中自由自由电子是多数载流子,电子是多数载流子,它主要由杂质原它主要由杂质原子提供子提供;空穴是少数载流子空穴是少数载流子, 由热激发形成。由热激发形成。 提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为提供自由电
5、子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子正离子,因此五价杂质原子也称为因此五价杂质原子也称为施主杂质施主杂质。 2. P型半导体型半导体 因三价杂质原子因三价杂质原子在与硅原子形成共价在与硅原子形成共价键时,缺少一个价电键时,缺少一个价电子而在共价键中留下子而在共价键中留下一个空穴。一个空穴。 在在P型半导体中型半导体中空穴是多数载流子,空穴是多数载流子,它主要由掺杂它主要由掺杂形成形成;自由自由电子是少数载流子,电子是少数载流子, 由热激发形成。由热激发形成。 空穴很容易俘获电子,使杂质原子成为空穴很容易俘获电子,使杂质原子成为负离子负离子。三价杂质三价杂质 因而也称为因而也称为受主杂质受主杂
6、质。 掺入杂掺入杂 质对本征半导体的导电性有很大质对本征半导体的导电性有很大的影响,一些典型的数据如下的影响,一些典型的数据如下: T=300 K室温下室温下, ,本征硅的电子和空穴浓度本征硅的电子和空穴浓度: : n = p =1.41010/cm31 本征硅的原子浓度本征硅的原子浓度: : 4.961022/cm3 3以上三个浓度基本上依次相差以上三个浓度基本上依次相差106/cm3 。 2掺杂后掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度型半导体中的自由电子浓度: n=51016/cm3 3. 杂杂质对半导体导电性的影响质对半导体导电性的影响 本征半导体、杂质半导体本征半导体、杂质半导体 有关概
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