第一章半导体基本器件及应用电路 §1.1半导体材料及导电特性 §12PN结原理 §13晶体二极管及应用 §14双极型晶体管 返回
第一章 半导体基本器件及应用电路 §1.1 半导体材料及导电特性 §1.2 PN结原理 §1.4 双极型晶体管 §1.3 晶体二极管及应用 返回
1.1半导体材料及导电特性 引言 1.1.1本征半导体 1。1.2杂质半导体 1.13漂移电流与扩散电流 返回
1.1半导体材料及导电特性 1.1 .1 本征半导体 1. 1 . 2 杂质半导体 1. 1 . 3 漂移电流与扩散电流 引言 返回
1半导体材料及导电特性 引言: 1.什么是半导体:电阻率p介于导体和绝缘体之间 固体按导电性能上可分为三类: 导体:p<10-2cm如:金、银、铜、铝 绝缘体:p>10292cm如:云母、陶瓷 半导体:p=10-3~10°2Cm 如:硅S( Silicon) p=10392cm Wa Ge(Germanium) p=4.71092cm 砷化镓GaAs p=1092cm 2.注意p的单位:sCm 定义:p=R=Cm J2●cn c 3.半导体具有其它特性: 对p影响较大的因素:杂质,温度,光照 返回
引言： １． 什么是半导体：电阻率 ρ 介于导体和绝缘体之间 固体按导电性能上可分为三类： 导体： ρ＜10－4 Ω . cm 如：金、银、铜、铝 绝缘体： ρ＞1012Ω . cm 如：云母、陶瓷 半导体: ρ=10－3 ~109 Ω 。 Cm 如： 硅 Si(Silicon) ρ=105 Ω . cm 锗 Ge(Germanium) ρ=4.7103 Ω . cm 砷化镓 GaAs ρ=109 Ω . cm 2 . 注意 ρ 的单位：Ω 。 Cm 定义： cm cm cm l A R 2 = = = • 3 . 半导体具有其它特性： 对 ρ 影响较大的因素：杂质 ，温度，光照 1.1半导体材料及导电特性 返回
1.11本征半导体 定义没有杂质、纯净的单晶体称为本征半导体 ()本征半导体的共价键结构 1si、Ge原子结构模型 si(14)和Ge(32因外 层都有4个价电子,由 于外层价电子受原子核 +l4 的束缚力小,许多物理 现象是由外层价电子数 价电孑 决定,为了更方便研究 价电子的作用常把原子 +4 惯性接。 核和内层电子看作一个 整体称为惯性核。 返回
1.1 .1 本征半导体 定义:没有杂质、纯净的单晶体称为本征半导体. (一)本征半导体的共价键结构 1 S i 、G e 原子结构模型 + 14 + 32 + 4 + 4 惯性核 S i(14)和 G e(32)因外 层都有 4 个价电子，由 于外层价电子受原子核 的束缚力小，许多物理 现象是由外层价电子数 决定，为了更方便研究 价电子的作用常把原子 核和内层电子看作一个 整体,称为惯性核。 价电子 返回
1.1.1本征半导体( intrinsic semiconductor) 在si或Ge单晶体中,价电子处于束 缚状态,其能量较低,处于较低的能带称为a+4)+(+ 价带。而自由电子处较高的能带称为导带 由于价电子至少要获得E的能量才能挣脱共。+4)(+04 价键的束缚成为自由电子,因此自由电子所 占有的最低能级要比价电子可能占有的最高_++a 能级高出E于是s(或Ge)晶体中的 能量分布中有一段间隙不可能被电子所占 电子能量 有。其宽度为匡。,称为禁带宽度, E。一般与半导体材料和温度T有关: 一兽霧 T=0k(273.16°c)时 T=300k(室温) °Eg禁带 Ego (si)=1.21 ev Easi=1.12ev Ego(Ge)=0.785 ev E(G。)=0.72e 。份带一 返回
2 共价键结构 1.1 .1 本征半导体（intrinsic semiconductor） 当 S i（或 G e）原子组成单晶体后，各 原子之间有序、整齐的排列在一起，原子之间 靠得很近，价电子不仅受本原子的作用，还要 受相邻原子的作用， 量子力学证明：原子中电子具有的能量 状态是离散的，量子化的，每一个能量状态 对应于一个能级，一系列能级形成能带。 根据原子的理论：原子外层电子有 8 个才 能处于稳定状态。 因此 S i（或 G e）单晶体每个原子都从四周 相邻原子得到 4 个价电子才能组成稳定状态。即 每一个价电子为相邻原子核所共有，每相邻两个 原子都共用一对价电子。形成共价键结构。 + 4 + 4 + 4 + 4 + 4 + 4 + 4 + 4 + 4 在 S i 或 G e 单晶体中，价电子处于束 缚状态，其能量较低，处于较低的能带称为 价带。而自由电子处较高的能带称为导带。 由于价电子至少要获得 E g 的能量才能挣脱共 价键的束缚成为自由电子，因此自由电子所 占有的最低能级要比价电子可能占有的最高 能级高出 E g。于是 S i（或 G e）晶体中的 能量分布中有一段间隙不可能被电子所占 有。其宽度为 E g，称为禁带宽度。 E g一般与半导体材料和温度 T 有关： T=0k (-273.160 c) 时， T=300k （室温） Eg0 (Si)=1.21 ev E g(S i)=1.12ev Eg0 (Ge)=0.785 ev E g(G e)=0.72e 电子能量 Eg 禁带 导带 价带 返回