半導(dǎo)體材料及其特性.ppt

1.1 半導(dǎo)體材料及其特性,1.1.1 本征半導(dǎo)體,1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體,1.1.3 漂移和擴(kuò)散電流,*1.1.4 過(guò)剩載流子,由導(dǎo)電能力的不同，物質(zhì)可分為導(dǎo)體(Conductors)、絕緣體(Insulators)和半導(dǎo)體(Semiconductors) 。,1.1.1 本征半導(dǎo)體,Intrinsic Semiconductor,砷化鎵GaAs,硅Si和鍺Ge,半導(dǎo)體 導(dǎo)電特性,溫敏,摻雜,光敏,1.1.1 本征半導(dǎo)體,Intrinsic Semiconductor,本征半導(dǎo)體是一種完全純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體。,根據(jù)導(dǎo)電能力(電阻率)的不同，物質(zhì)可分為導(dǎo)體(Conductors)、絕緣體(Insulators)和半導(dǎo)體(Semi-conductors) 。,1.1.1 本征半導(dǎo)體,Intrinsic Semiconductor,一、半導(dǎo)體的共價(jià)鍵(covalent bonds)結(jié)構(gòu),1.硅的原子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型,+4,2.硅晶體共價(jià)鍵結(jié)構(gòu),空間四面體結(jié)構(gòu),顯示共價(jià)鍵形成的二維晶體結(jié)構(gòu),1.1.1 本征半導(dǎo)體,Intrinsic Semiconductor,1.1.1 本征半導(dǎo)體,Intrinsic Semiconductor,絕對(duì)溫度 T= 0 K,1.1.1 本征半導(dǎo)體,Intrinsic Semiconductor,二、熱激發(fā),1.自由電子空穴對(duì),1.1.1 本征半導(dǎo)體,電子,空位,x2,x1,x1,x2,x3,x3,半導(dǎo)體區(qū)別于金屬導(dǎo)體的一個(gè)重要特點(diǎn):在半導(dǎo)體中有自由電子和空穴兩種載流子(carriers)。,結(jié)論：,2.空穴的導(dǎo)電作用,3.本征載流子濃度(intrinsic carrier concentrations),1.1.1 本征半導(dǎo)體,Intrinsic Semiconductor,本征半導(dǎo)體中雖然存在兩種載流子，但因本征載流子的濃度很低，所以總的來(lái)說(shuō)導(dǎo)電能力很差。,結(jié)論1：,本征半導(dǎo)體載流子濃度隨著溫度的升高，增加較快，因此與溫度密切相關(guān)。,結(jié)論2：,end,1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體,Extrinsic Semiconductor,在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)，可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性發(fā)生顯著變化。,摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱(chēng)為雜質(zhì)半導(dǎo)體。,N型半導(dǎo)體摻入五價(jià)雜質(zhì)元素（如磷）的半導(dǎo)體。,P型半導(dǎo)體摻入三價(jià)雜質(zhì)元素（如硼）的半導(dǎo)體。,1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體,Extrinsic Semiconductor,1. N型半導(dǎo)體,在N型半導(dǎo)體中自由電子（Negative）是多數(shù)載流子，它主要由雜質(zhì)原子提供；空穴是少數(shù)載流子,由本征激發(fā)形成。,1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體,Extrinsic Semiconductor,1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體,Extrinsic Semiconductor,2. P型半導(dǎo)體,在P型半導(dǎo)體中空穴(Positive)是多數(shù)載流子，它主要由摻雜形成；自由電子是少數(shù)載流子， 由本征激發(fā)形成。,1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體,Extrinsic Semiconductor,1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體,Extrinsic Semiconductor,N型,P型,雜質(zhì)半導(dǎo)體中載流子來(lái)源于兩個(gè)方面： 一是由本征激發(fā)產(chǎn)生的自由電子空穴對(duì)； 另一方面是用摻雜的方法，由雜質(zhì)原子提供的自由電子（ N型）或空穴（ P型）。,end,總結(jié)：,1.1.3 漂移和擴(kuò)散電流,Drift and Diffusion Currents,一、漂移電流(drift currents),1.1.3 漂移和擴(kuò)散電流,Drift and Diffusion Currents,二、擴(kuò)散電流(diffusion currents ),在一塊本征半導(dǎo)體的兩側(cè)通過(guò)擴(kuò)散不同的雜質(zhì),分別形成N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。,Semiconductor Materials and Pro