常用半導(dǎo)體器件--ppt課件.ppt

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1、第一章常用半導(dǎo)體器件第一章常用器件半導(dǎo)體金屬惰性氣體硅、鍺<4>4=4小易大二者之間不易二者之間半導(dǎo)體1.1.1本征半導(dǎo)體1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)純凈的晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體無雜質(zhì)???GeSi半導(dǎo)體硅和鍺的最外層電子（價(jià)電子）都是四個(gè)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)通過一定的工藝過程，可將其制成晶體。即為本征半導(dǎo)體Intrinsicsemiconductor本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖+4+4+4+4形成共價(jià)鍵后，每個(gè)原子的最外層電子是八個(gè)，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。共用電子常溫下價(jià)電子很難脫離共價(jià)鍵成為自由電子導(dǎo)電能力很弱Shareelectron+4+4+4+4熱和光

2、的作用自由電子空穴一些價(jià)電子獲得足夠的能量而脫離共價(jià)鍵束縛電子空穴對本征激發(fā)（熱激發(fā)）帶正電帶負(fù)電游離的部分自由電子也可能回到空穴中去，稱為復(fù)合Intrisicexcitation+4+4+4+4在其它力的作用下，空穴吸引附近的電子來填補(bǔ)，這樣的結(jié)果相當(dāng)于空穴的遷移?？昭ǖ倪w移相當(dāng)于正電荷的移動(dòng)，因此可以認(rèn)為空穴是載流子。本征半導(dǎo)體的兩種載流子溫度越高，載流子的濃度越高，導(dǎo)電能力越強(qiáng)。溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個(gè)重要的外部因素。這是半導(dǎo)體的一大特點(diǎn)。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。本征半導(dǎo)體中電流由兩部分組成：1.自由

3、電子移動(dòng)產(chǎn)生的電流。2.空穴移動(dòng)產(chǎn)生的電流。在本征半導(dǎo)體中摻入少量合適的雜質(zhì)，就會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體+4+4+5+4磷原子多余電子摻入少量的五價(jià)元素磷（或銻）取代，形成共價(jià)鍵多出一個(gè)電子磷原子成為不能移動(dòng)的正離子施主原子Impuritysemiconductor+4+4+5+4N型半導(dǎo)體中的載流子是什么？1、由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。2、本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為多數(shù)載流子（

4、多子），空穴稱為少數(shù)載流子（少子）。Negative+4+4+3+4空位硼原子空穴P型半導(dǎo)體摻入少量的三價(jià)元素硼（或銦）取代，形成共價(jià)鍵產(chǎn)生一個(gè)空位吸引束縛電子來填補(bǔ)受主原子硼原子成為不能移動(dòng)的負(fù)離子空穴是多子，電子是少子Positive(3)、雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++N型半導(dǎo)體雜質(zhì)型半導(dǎo)體多子和少子的移動(dòng)都能形成電流。但由于數(shù)量的關(guān)系，起導(dǎo)電作用的主要是多子。近似認(rèn)為多子與雜質(zhì)濃度相等。小結(jié)4、P型半導(dǎo)體中空穴是多子，自

5、由電子是少子。N型半導(dǎo)體中自由電子是多子，空穴是少子。5、半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力與溫度、光強(qiáng)、雜質(zhì)濃度和材料性質(zhì)有關(guān)。1、半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間。2、在一定溫度下，本征半導(dǎo)體因本征激發(fā)而產(chǎn)生自由電子和空穴對，故其有一定的導(dǎo)電能力。3、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力主要由溫度決定；雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力主要由所摻雜質(zhì)的濃度決定。一、PN結(jié)的形成利用摻雜工藝，將P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上，在它們的交界面處就形成了PN結(jié)。1.1.3PN結(jié)N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++

6、++++++++++++++++PN結(jié)－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++物質(zhì)因濃度差會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)N區(qū)自由電子濃度遠(yuǎn)高于P區(qū)。P區(qū)空穴濃度遠(yuǎn)高于N區(qū)。自由電子空穴空間電荷區(qū)，也稱耗盡層。擴(kuò)散的結(jié)果是產(chǎn)生空間電荷區(qū)。－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++內(nèi)電場E+-在電場力作用下，載流子產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)自由電子空穴電位VV0最終擴(kuò)散和漂移這一對相反的運(yùn)動(dòng)達(dá)到平衡，相當(dāng)于兩個(gè)區(qū)之間沒有電荷運(yùn)動(dòng)，空間電荷區(qū)

7、的厚度固定不變。多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場內(nèi)電場促使少子漂移內(nèi)電場阻止多子擴(kuò)散總結(jié)因濃度差由雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)達(dá)到平衡，空間電荷區(qū)寬度固定不變二、PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?+++REPN結(jié)正向偏置內(nèi)電場外電場變薄PN+_外加電源將使擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)源源不斷的進(jìn)行，形成正向電流，PN結(jié)導(dǎo)通forwardbiasPN結(jié)反向偏置－－－－++++內(nèi)電場外電場變厚NP+_內(nèi)電場被被加強(qiáng)，多子的擴(kuò)散受抑制。少子漂移加強(qiáng)，但少子數(shù)量有限，只能形成較小的反向電流。PN結(jié)截止REReversebiasPN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有

8、較大的正向擴(kuò)散電流；由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴N結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流，PN結(jié)截止。總結(jié)Unilateralconductivity三、PN結(jié)VCR方程PN結(jié)兩端的外電壓u與流過PN結(jié)的電流i之間的關(guān)系UT:溫度電壓當(dāng)量，=kT/q，一般取值為2