半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)周彩霞1、物質(zhì)的分類(lèi)導(dǎo)體絕緣體半導(dǎo)體導(dǎo)體：自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱(chēng)為導(dǎo)體，金屬一般都是導(dǎo)體。絕緣體：有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱(chēng)為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半導(dǎo)體：另有一類(lèi)物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱(chēng)為半導(dǎo)體，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。半導(dǎo)體的概念2、半導(dǎo)體的三大特性熱敏性：

當(dāng)受外界熱作用時(shí)，它的導(dǎo)電能力明顯變化。雜敏性：

往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會(huì)使它的導(dǎo)電能力明顯改變。熱敏器件半導(dǎo)體器件光敏性：

當(dāng)受外界光作用時(shí)，它的導(dǎo)電能力明顯變化。光敏器件本征半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電特性半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。本征半導(dǎo)體：完全純凈的、不含其他雜質(zhì)且具有晶體結(jié)構(gòu)。如硅、鍺單晶體。載流子：自由運(yùn)動(dòng)的帶電粒子。共價(jià)鍵：相鄰原子共有價(jià)電子所形成的束縛。本征激發(fā)：在室溫或光照下價(jià)電子獲得足夠能量擺脫共價(jià)鍵的束縛成為自由電子，并在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位(空穴)的過(guò)程。1、本征半導(dǎo)體硅或鍺材料提純便形成單晶體，它的原子結(jié)構(gòu)為共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。價(jià)電子共價(jià)鍵本征半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖當(dāng)溫度T=0K時(shí)，半導(dǎo)體不導(dǎo)電，如同絕緣體。

完全純凈的、不含其他雜質(zhì)且具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱(chēng)為本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴自由電子空穴

若T

，將有少數(shù)價(jià)電子克服共價(jià)鍵的束縛成為自由電子，在原來(lái)的共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位——空穴。T

自由電子和空穴使本征半導(dǎo)體具有導(dǎo)電能力，但很微弱。

空穴可看成帶正電的載流子。2、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體中兩種載流子帶負(fù)電的自由電子帶正電的空穴本征半導(dǎo)體中，自由電子和空穴總是成對(duì)出現(xiàn)，且數(shù)量少，

因此導(dǎo)電能力弱。由于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，自由電子和空穴不斷的產(chǎn)生又不斷的復(fù)合。

在一定的溫度下，產(chǎn)生與復(fù)合運(yùn)動(dòng)會(huì)達(dá)到平衡，載流子的濃度

就一定了。載流子的濃度與溫度、光照等外界條件有關(guān)，溫度升高，導(dǎo)電

能力增強(qiáng)。小結(jié)：

雜質(zhì)半導(dǎo)體有兩種N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體1、N型半導(dǎo)體(Negative)在硅或鍺的晶體中摻入少量的5價(jià)雜質(zhì)元素，如磷、銻、砷等，即構(gòu)成N型半導(dǎo)體(或稱(chēng)電子型半導(dǎo)體)。常用的

5價(jià)雜質(zhì)元素:有磷、銻、砷等。雜質(zhì)半導(dǎo)體在硅或鍺的晶體中摻入五價(jià)元素磷：N型磷原子自由電子電子為多數(shù)載流子空穴為少數(shù)載流子載流子數(shù)

電子數(shù)+5+4+4+4+4+4正離子多數(shù)載流子少數(shù)載流子N型半導(dǎo)體的簡(jiǎn)化圖示P型硼原子空穴空穴—多子電子—少子載流子數(shù)

空穴數(shù)

在硅或鍺的晶體中摻入三價(jià)元素硼：+4+4+4+4+4+3P型半導(dǎo)體的簡(jiǎn)化圖示多數(shù)載流子少數(shù)載流子負(fù)離子2、P型半導(dǎo)體（Positive）說(shuō)明：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。雜質(zhì)半導(dǎo)體總體上保持電中性。雜質(zhì)半導(dǎo)體的簡(jiǎn)化表示法如下圖所示。N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體

在一塊半導(dǎo)體單晶上一側(cè)摻雜成為P型半導(dǎo)體，另一側(cè)摻雜成為N型半導(dǎo)體，兩個(gè)區(qū)域的交界處就形成了一個(gè)特殊的薄層，稱(chēng)為PN結(jié)。PN結(jié)的形成及單向?qū)щ娦?、PN結(jié)的形成擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)：漂移運(yùn)動(dòng)：由濃度差引起的載流子運(yùn)動(dòng)。載流子在電場(chǎng)力作用下引起的運(yùn)動(dòng)。P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)E漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，就使漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。空間電荷區(qū)，也稱(chēng)耗盡層。漂移運(yùn)動(dòng)P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)E

擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到平衡，相當(dāng)于兩個(gè)區(qū)之間沒(méi)有電荷運(yùn)動(dòng)，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。空間電荷區(qū)中沒(méi)有載流子。空間電荷區(qū)中內(nèi)建電場(chǎng)阻礙P中的空穴、N區(qū)中的電子（都是

多子）向?qū)Ψ竭\(yùn)動(dòng)（擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)）。P區(qū)中的電子和N區(qū)中的空穴（都是少子），數(shù)量有限，因此

由它們形成的電流很小。注意:

PN結(jié)加上正向電壓、正向偏置的意思是：

P區(qū)加正、N區(qū)加負(fù)電壓。PN結(jié)加上反向電壓、反向偏置的意思是：P區(qū)加負(fù)、N區(qū)加正電壓。2、PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?）PN結(jié)正向偏置內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)變薄內(nèi)電場(chǎng)被削弱，多子的擴(kuò)散加強(qiáng)能夠形成較大的擴(kuò)散電流。（2）PN結(jié)反向偏置內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)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。變厚

當(dāng)PN結(jié)正向偏置時(shí)，回路