《模拟电路基捶_20090903_第二次课.pptVIP

绪论 半导体 晶体结构、导电特性、导电机理 ☆ 常用的半导体材料 ☆ 本征半导体——化学成分纯净的半导体 共价键结构 本征激发 本征半导体中的载流子 载流子复合：自由电子与空穴在热运动中相遇，使两者同时消失的现象。 杂质半导体—— 掺入杂质的半导体 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 P型半导体 杂质半导体的载流子浓度 在本征Si或Ge中掺入少量的Ⅴ族元素（如磷、砷、锑等）后，自由电子浓度大大增加的杂质半导体称为N型半导体，也称为电子半导体。 杂质原子替代晶体点阵中的某些Si原子，它的四个价电子与相邻的四个Si原子形成稳定的共价键时，多出的一个价电子只能位于共价键之外，且几乎不受束缚，很容易被激发而成为自由电子。 因杂质原子“施舍” 电子，被称为施主原子，这一现象称为施主电离。施主电离产生自由电子-正离子对，不产生空穴。 施主离子被束缚在晶格中，不能自由移动，因而不能参与导电。 在本征Si或Ge中掺入少量Ⅲ族元素（如硼、铝和铟等）后，空穴浓度大大增加的杂质半导体称为P型半导体，也称为空穴半导体。 杂质原子替代晶体点阵中的某些Si原子，它的三个价电子与相邻的四个Si原子形成稳定的共价键时，只有三个共价键是完整的，第四个共价键因缺少一个价电子而出现一个“空位”（电中性）。这个空位极易被邻近Si原子共价键中的价电子填补，使杂质原子多出一个价电子而成为不可移动（因此，不参与导电）的负离子，同时在邻近产生一个空穴。 因杂质原子“接受”价电子，被称为受主原子，这一现象称为受主电离。受主电离产生空穴-负离子对，不产生自由电子。 半导体中某处的扩散电流主要取决于该处载流子的浓度差（即浓度梯度），而与该处的浓度值无关。即扩散电流与载流子在扩散方向上的浓度梯度成正比，浓度差越大，扩散电流也越大。 空间电荷层是非中性区—内建电场—内建电位差 典型值：Si-0.7V，Ge-0.3V 耗尽层——载流子近似“耗尽” 阻挡层——阻止P区和N区多子的扩散 势垒层——多子越过PN结必须翻越一个势垒 不对称——实际上，P区和N区掺杂浓度一般是不 相同的，因此，耗尽区相对界面不对 称，形成不对称PN结 偏置：泛指在半导体器件上所加的直流电压 或电流。 正向偏置：若外加直流电压使P区电位高于 N区电位，称PN结加正向电压 或正向偏置（简称正偏）。 反向偏置：若外加直流电压使P区电位低于 N区电位，称PN结加反向电压 或反向偏置（简称反偏）。 1. 描述PN结的形成过程。 2. 描述正偏时PN结空间电荷层的变化。 3. 思考PN结电容效应对器件特性的影响。 因载流子的浓度差引起的载流子的定向运动称为扩散运动,相应产生的电流称为扩散电流. diffusion 读书与纪律——梁实秋 本征半导体中，电子和空穴的数量相等。 此时，我们分析一下N型半导体的特点。 “空位”（电中性）。 在空间电荷区，载流子数远小于结外的载流子数，近乎“耗尽”，所以也称PN结为耗尽层。 扩散运动——在P型半导体和N型半导体结合后，在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差别，N型区内电子很多而空穴很少，P型区内则相反，空穴很多而电子很少。这样，电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。 空间电荷区的形成——电子和空穴都是带电的，它们扩散的结果就使P区和N区中原来保持的电中性被破坏了。P区一边失去空穴，留下了带负电的杂质离子，N区一边失去电子，留下了带正电的杂质离子。 对于P型半导体和N型半导体结合面，离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。 3. 内建电场的形成——由N区指向P区的电场E。阻止两区多子的扩散。扩散进一步进行，空间电荷区内的暴露离子数增多，电场E增强，漂移电流增大，当扩散电流=漂移电流时，达到平衡状态，形成PN结。无净电流流过PN结。 这里是在PN结两端外接直流电压。 正向PN结导通——正向PN结能产生随正向电压增大的正向电流，呈现低阻状态，通常称正偏PN结是导通的。 反向PN结截止：：反向饱和电流Si——pA量级；