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文檔簡介
(1-1)
半導(dǎo)體及其特性模擬電路(1-2)第一章半導(dǎo)體器件§1.1
半導(dǎo)體的基本知識§1.2
PN
結(jié)及半導(dǎo)體二極管§1.3
特殊二極管§1.4
半導(dǎo)體三極管§1.5
場效應(yīng)晶體管(1-3)§1.1半導(dǎo)體的基本知識1.1.1導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體導(dǎo)體:自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(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,稱為絕緣體,如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半導(dǎo)體:另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間,稱為半導(dǎo)體,如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。(1-4)(1-5)
半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理不同于其它物質(zhì),所以它具有不同于其它物質(zhì)的特點(diǎn)。例如:
當(dāng)受外界熱和光的作用時,它的導(dǎo)電能力明顯變化。
往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì),會使它的導(dǎo)電能力明顯改變。(1-6)1.1.2
本征半導(dǎo)體一、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)GeSi通過一定的工藝過程,可以將半導(dǎo)體制成晶體?,F(xiàn)代電子學(xué)中,用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺,它們的最外層電子(價電子)都是四個。(1-7)本征半導(dǎo)體:完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。在硅和鍺晶體中,原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點(diǎn)陣,每個原子都處在正四面體的中心,而四個其它原子位于四面體的頂點(diǎn),每個原子與其相臨的原子之間形成共價鍵,共用一對價電子。硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu):(1-8)硅和鍺的共價鍵結(jié)構(gòu)共價鍵共用電子對+4+4+4+4+4表示除去價電子后的原子(1-9)共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中,稱為束縛電子,常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為自由電子,因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少,所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。形成共價鍵后,每個原子的最外層電子是八個,構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。共價鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力,使原子規(guī)則排列,形成晶體。+4+4+4+4(1-10)二、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理在絕對0度(T=0K)和沒有外界激發(fā)時,價電子完全被共價鍵束縛著,本征半導(dǎo)體中沒有可以運(yùn)動的帶電粒子(即載流子),它的導(dǎo)電能力為0,相當(dāng)于絕緣體。在常溫下,由于熱激發(fā),使一些價電子獲得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛,成為自由電子,同時共價鍵上留下一個空位,稱為空穴。1.載流子、自由電子和空穴(1-11)+4+4+4+4自由電子空穴束縛電子(1-12)2.本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理+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,而空穴的遷移相當(dāng)于正電荷的移動,因此可以認(rèn)為空穴是載流子。動態(tài)模型本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子,即自由電子和空穴。(1-13)溫度越高,載流子的濃度越高。因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng),溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個重要的外部因素,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.自由電子移動產(chǎn)生的電流。
2.空穴移動產(chǎn)生的電流。本征半導(dǎo)
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