第2讲03_01半导体基本知识pdf.PDF

Microelectronic Circuits Microelectronic Circuits 微电子电路 微电子电路 第三章 二极管及其基本电路 Zhi-Nian Luo, Associate Professor Ver. 2013 第三章 Ver. 2013 第三章 第2讲 半导体的基础知识 第2讲 半导体的基础知识 一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应 Ver. 2013 第三章 Ver. 2013 第三章 一、本征半导体 1、什么是半导体？什么是本征半导体？ 导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。 导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电 子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。 绝缘体－－惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原子 核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导电。 半导体－－硅（Si）、锗（Ge ），均为四价元素，它们原 子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。 本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。 无杂质 稳定的结构 Ver. 2013 第三章 Ver. 2013 第三章 一、本征半导体 2、本征半导体的结构 共价键 由于热运动，具有足够能量的价 电子挣脱共价键的束缚而成为自 由电子 自由电子的产生使共价键中 留有一个空位置，称为空穴 自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。 动态平衡 一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高，热运动 加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对的浓度加大。 Ver. 2013 第三章 Ver. 2013 第三章 一、本征半导体 3、本征半导体中的两种载流子 运载电荷的粒子称为载流子。 外加电场时，带负电的自由电 子和带正电的空穴均参与导电， 且运动方向相反。由于载流子数 目很少，故导电性很差。 温度升高，热运动加剧，载流 子浓度增大，导电性增强。 热力学温度0K时不导电。 载流子 为什么要将半导体变成导