.5ຫໍສະໝຸດ 1.1.0 半导体特性常用的半导体导体材料有如：：金属 物元体素分半类导绝体缘：体硅（如S：i）橡、胶锗、（云G母e、）塑料等。
化合物半半导导体体：—砷化导镓电（能G力aA介s于）导体和绝缘体之间。 掺杂材料：硼(B)、铟(In)；磷(P)、锑(Sb)。
• 半导体特性
掺杂特性 掺入杂质则导电率增加几百倍
2. 在外电场的作用下，产生电流 — 电子流和空穴流 电子流 自由电子作定向运动形成的
与外电场方向相反
自由电子始终在导带内运动
空穴流 价电子递补空穴形成的
用空穴移动产
与外电场方向相同
生的电流代表束缚电
始终在价带内运动
子移动产生的电流
.
10
1.1.2 杂质半导体
杂质半导体
掺入三价元素如B、Al、In等， 形成P型半导体，也称空穴型半导体
+4
.
8
本征半导体
共价键内的电子 挣脱原称子为核束束缚缚电的子 价带中电留子下称的为自由电子 空位称为空穴
导带
自由电子定向移 动形成电外子电流场E
禁带EG
束缚电子填补空穴的 定向移动形成空穴流
价带
.
9
本征半导体
1. 本征半导体中有两种载流子 — 自由电子和空穴 电子浓度ni = 空穴浓度pi
空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点。
定其化学性质和导电性能 .
7
1.1.1 本征半导体
本征半导体
完全纯净、结构完整的半导体晶体。 纯度：99.9999999%，“九个9” 它在物理结构上呈单晶体形态。
T=常0K用且的无本外征半界导激体发，只有束缚电子，没有自由电子，本征 半导体相当于绝缘体；T=300K，本征激发，少量束缚电子
摆脱共S价i 键+成14为自2由8电子4 ，这种G现e象+称32为本2征8激1发8 。4
1.PN结的形成
多子的扩散运动
由杂质离子形成空间电荷区 空间电荷区形成内电场
内电场促使少子漂移 内电场阻止多子扩散
空间电荷区变窄，内电场减弱 扩散运动加强 相等
动态平衡
扩散运动
载流子从浓度大向浓度小的区域扩散,称扩散运动 扩散运动产生扩散电流
漂移运动 动态平衡
载流子在电场作用下的定向运动,称漂移运动, 漂移运动产生漂移电流。
热敏特性 温度增加使导电率大为增加
半光导敏体器器件 件 热光敏电器器件件
光敏特性 光照不仅使导电率大为增加还可以产生电动势
.
6
半导体的共价键结构
硅晶体的 空间排列
简硅化和模锗型的及原晶子体结结构构共共价有键价表电示子两所个形 成的束缚作用。
硅和锗都是四价元素，它们的原子
结价构 电外子层受电原子子核(价的电束子价缚)电数力子均最是为小我4，个们决，要研究的对象
第1章 常用半导体器件
.
1
作业
1.2 1.3 1.8 1.9(2,6) 1.12(b,c) 1.14
1.15
.
2
常用半导体器件
1.1.1 半导体基本知识 *1.1.2 半导体二极管 1.1.3 晶体三极管 1.1.4 场效应管 1.1.5 单结晶体管和晶闸管(自学） 1.1.6 集成电路中的元件（自学）
12
杂质半导体
N型半导体
在本征半导体中掺入五价元素如P。
由于五价元素很容易贡献电 子，因此将其称为施主杂质。 施主杂质因提供自由电子而 带正电荷成为正离子
杂质原子提供
由热激发形成
自由电子是多子
.
空穴是少子 13
1.1.3 PN结及其单向导电性
P区
N区
P型半导体中含有受主杂质，在常温下，受主杂质电
掺入杂质的本征半导体。 掺杂后半导体的导电率大为提高
掺入五价元素如P、Sb等， 形成N型半导体，也称电子型半导体
.
11
杂质半导体
P型半导体
在本征半导体中掺入三价元素如B。
因留下的空穴很容易俘获电 子，使杂质原子成为负离子。 三价杂质 因而也称为受主杂 质。
杂质原子提供 空穴是多子
由热激发形成
. 自由电子是少子
离为带正电的空穴和带负电的受主离子。
N型半导体中含有施主杂质，在常温下，施主杂质电 离为带负电的电子和带正电的施主离子。
除此之外，P型和N型半导体中还有少数受本征激发产 生的电子-空穴对，通常本征激发产生的载流子要比掺 杂产生的载流子少得多。
半导体中的正负电荷数相等
保持电中性
.
14
1.PN结的形成
2. PN结加反向电压时的导电情况 P区的电位低于N区的电位，称为加反向电压，简称反偏；
外电场与PN结内电场方
向相同，增强内电场。
内电场对多子扩散运动阻
碍增强，扩散电流大大减
小。少子在内电场的作用
下形成的漂移电流加大。
此时PN结区少子漂移电流
大于扩散电流，可忽略扩
散电流。
PN结呈现高阻性
.
外 内
19
P区
N区
内电场阻碍多子向对方的扩散 即阻碍扩散运动；同时促进少 子向对方漂移，即促进了漂移 运动
扩散运动
载流子从浓度大向浓度小 的区域扩散,称扩散运动。 形成的电流成为扩散电流
扩散运动=漂移运动时 达到动态平衡
空间电荷区内：电由场不能移 动的带电粒子组成，集 . 中在P区和N区的交界处 15
因浓度差
.
17
2.PN结的单向导电性
1. PN结加正向电压时的导电情况 P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；
外电场方向与PN结内电
外
场方向相反，削弱了内电
场。于是内电场对多子扩
散运动的阻碍减弱，扩散
电流加大。
扩散电流远大于漂移电
流，可忽略漂移电流的影
响。PN结呈现低阻性。
.
内
18
2.PN结的单向导电性
2.PN结的单向导电性
PN结加正向电压时，呈现低 电阻，具有较大的正向扩散 电流；
PN结加反向电压时，呈现高 电阻，具有很小的反向漂移 电流。
由此可以得出结论：PN结 具有单向导电性。
扩散电流=漂移电流，PN结内总电流=0。
PN 结 稳定的空间电荷区.又称高阻区也称耗尽层 16
内电场
PN结的接触电位
内电场的建立，使PN结中产 生电位差。从而形成接触电位V
接触电位V决定于材料及掺杂浓度
V
硅： V=0.7
锗： V=0.2
由于内电场的存在，电子要从N区到P区必须越过一个能量
高坡，一般称为势垒，所以空间电荷区又称势垒区。
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3
本章要求：
1. 理解PN结的单向导电性，三极管的电流 分配和电流放大作用；
2. 了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、 工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；
3. 会分析含有二极管的电路。
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4
1.1 半导体基础知识
1.1.0 1.1.1 1.1.2 1.1.3
半导体特性 本征半导体 掺杂半导体 PN结及其单向导电性