电路电子技术应用
电位V V0
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
P型区
空间电荷 N型区
区（PN结） 电路电子技术应用
PN 结的单向导电性
PN结加正向电压、正向 偏置的意思都是：P区接 电源正极、N区接负极
在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷 （或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被杂 质取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中 四个与相邻的半导体原子形成共价键，必定多 出一个电子，这个电子几乎不受束缚，很容易 被激发而成为自由电子，这样磷原子就成了不 能移动的带正电的离子。每个磷原子给出一个 电子，称为施主原子。
P 型半导体
N 型半导体
杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。但由 于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为 多子与杂质浓度相等。
电路电子技术应用
PN 结的形成
在同一片半导体基片上，分别制造P 型半 导体和N 型半导体，经过载流子的扩散，在它 们的交界面处就形成了一个空间电荷区，即PN 结。
电路电子技术应用
空穴
+4
+4
+3
+4
硼原子
1、受主原子提供的空穴，浓度与受主原子相同。 2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。
P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。
电路电子技术应用
掺杂半导体的示意表示法
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
电路电子技术应用
内电场越强，就使漂 移运动越强，而阻挡 多子的扩散运动。
P型半导体
漂移运动 N型半导体
内电场E
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
空间电荷区， 也称耗尽层。
扩散运动 电路电子技术应用
扩散的结果是使空 间电荷区逐渐加宽， 形成的内电场增强。
漂移运动
P型半导体
N型半导体 内电场E
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
扩散和漂移最终将达到平衡，即P区的空穴向N区扩 散的数目与N区的空穴向P区漂移的数目相等（自由 电子也是如此），此扩时散的运空动间电荷区（即PN结）稳 定下来，厚度固定不变，对外呈电中性。
共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中， 称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价 键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电 子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。
电路电子技术应用
本征半导体的导电机理
在绝对零度和无外界激发情况下，价电子完全 被共价键束缚，本征半导体没有可以运动的带 电粒子（即载流子），其导电能力很差 价电子一旦获得足够的能量（温度升高或受光 照）后，便可挣脱共价键的束缚，成为自由电 子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴
子移动的结果相当于
带正电的空穴的反方
向迁移，因此认为空
电路电子技术应用
穴是载流子。
本征半导体的两端加上电压后，在电场力的作 用下，产生的电流由两部分组成：
1. 自由电子移动产生的电流。 2. 空穴移动产生的电流。
本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
一定温度下，载流子（空穴和自由电子） 的产生与复合达到动态平衡。温度越高， 载流子的数目越多，本征半导体的导电 能力越强。
电路电子技术应用
空穴
+4
+4
+4
+4
自由电子
电路电子技术应用
束缚电子
本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即 自由电子和空穴。二者同时产生，成对出现。
价电子脱离共价键后，
原子的中性被破坏，
由于出现空穴而带正
+4
+4
电，会吸引相邻原子
的价电子来填补空穴，
同时相邻原子的共价
+4
+4
键中出现空穴。价电
电工电子技术
——电子技术
电路电子技术应用
第15章 常用半导体器件
15－1 半导体的基本知识 15－2 PN结及半导体二极管 15－3 特殊二极管——稳压管 15－4 半导体三极管
电路电子技术应用
半导体及其特点
导
物质
电 性
能
导体：如金属
绝缘体：如橡皮、陶瓷、塑 料和石英
半导体：如锗、硅、砷化镓 和一些硫化物、氧化物等
电路电子技术应用
掺杂半导体
在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会 使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺 杂半导体的某种载流子浓度大大增加。
N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导 体，也称为电子半导体。
P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体， 也称为空穴半导体。
电路电子技术应用
N型半导体
电路电子技术应用
半导体及其特点
半导体的导电能力受外界因素的影响很大：
• 对温度敏感 热敏元件
• 对光照敏感 光电管、光电池等光敏元件
• 掺杂 半导体二极管、三极管、场效应管、晶闸管 等半导体器件
半导体的这些特点是由其原子结构决定的
电路电子技术应用
本征半导体
本征半导体：纯净的、结构完整的半导体晶体。 应用最多的本征半导体为硅和锗，原子结构中 最外层的价电子都是四个。通过一定的工艺过 程，可以将半导体制成晶体。
本征半导体的晶体结构中，每一个原子与相邻 的四个原子结合，每个原子的一个价电子与另 一个原子的一个价电子组成共用电子对，这对 价电子是此相邻原子共有的，它们通过共价键 将相邻原子结合在一起。
电路电子技术应用
形成共价键后，每个原子的最外层电子是八 个，构成稳定结构。
+4
+4
+4
&#则排列，形成晶体。
电路电子技术应用
+4
+5
磷原子
+4 多余电子 +4
N 型半导体中 的载流子是什 么？
1、施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。 2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。
自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为 多数载流子（多子），空穴称为少数载流子 （少子）。
电路电子技术应用
P型半导体
在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如 硼（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被 杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与 相邻的半导体原子形成共价键时，产生一个空 穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得 硼原子成为不能移动的带负电的离子。由于硼 原子接受电子，所以称为受主原子。