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半导体的基础知识
半导体的特性
导电能力介于导体和绝缘体之间的物体称半导体。
如：硅（Si）、锗（Ge）、硒（Se）以及大多数金属氧化物和硫化物
特性
1. 温度 导电能力 可做成各种热敏元件
2. 受光照 导电能力 可做成各种光电器件
3. 掺入微量杂质 导电能力 （几十万~几百万倍） 可制做半导 体器件。如半导体二极管、三极管、场效应及晶闸管等。
半导体的基础知识
内容提要
半导体器件是组成各种电子电路——包括模拟电路和数字电路，集成电路和分立元件电路的基础。本章首先介绍半导体的特性，半导体中载流子的运动，阐明PN结的单向导电性，然后介绍半导体二极管、稳压管、半导体三极管及场效应管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。
掌握器件要领10字令：
功能、结构、原理、曲线、参数
一、本征半导体
纯净的半导体，单晶结构，排列整齐称为本征半导体。它是共价键结构
本征半导体的共价键结构
硅原子
价电子
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
在常温下自由电子和空穴的形成
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
自由电子
空穴
复合
成对出现
成对消失
自由电子和空穴称为载流子
载流子导电规律
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
外电场方向
空穴移动方向
电子移动方向
在外电场作用下，电子和空穴均能参与导电。这是半导体导电与导体导电最本质的区别。
价电子填补空穴
二、杂质半导体
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
1、N 型半导体
磷原子
多余价电子
自由电子
正离子
通过扩散工艺，在本征半导体中掺入微量特定元素，便可形成杂质半导体。
在纯净的硅或锗晶体中掺入微量五价元素（如磷）所形成的杂质半导体称N型半导体
+4
+5
2、P型半导体
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
在纯净的硅或锗的晶体中掺入微量的三价元素（如硼）所形成的杂质半导体称P 型半导体。
+4
硼原子
填补空位
+4
+3
负离子
P 区
N 区
1、 PN 结的形成——扩散、漂移
采用不同的掺杂工艺，在同一块半导体单晶上形成 P型半导体和N型半导体，在它们的交界面处就形成了一个PN 结。
N区的电子向P区扩散并与空穴复合
P区的空穴向N区扩散并与电子复合
空间电荷区
内电场方向
三、 PN结
漂移
2、 PN 结的单向导电性
内电场方向
E
外电场方向
R
I
P 区
N 区
外电场驱使P区的空穴进入空间
电荷区抵消一部分负空间电荷
N区电子进入空间电荷区
抵消一部分正空间电荷
空间电荷区变窄
扩散运动增强，形
成较大的正向电流，此时PN结导通
（1）外加正向电压（正向偏置）
（2） 外加反向电压（反向偏置）
P 区
N 区
内电场方向
E
R
空间电荷区变宽
外电场方向
IR
外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走
少数载流子越过PN结形成很小的反向电流，此时PN结截止
多数载流子的扩散运动难于进行
结论:
1. 当PN结正向偏置时，IF较大，PN结处于导通状态；
2. 当PN结反向偏置时，反向电流IR≈0， PN结截止；
——单向导电性
3. 反向电流IR是由少数载流子产生的，对温度非常敏感

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