2022-2023学年高二物理竞赛课件：常用半导体器件

1 常用半导体器件 2 常用半导体器件 半导体的基本知识 半导体二极管 双极型晶体管 场效应管 单结晶体管和晶闸管 集成电路中的元件 3 物质按导电性能分类 导 体 (Conductor) 半导体 (Semiconductor) 绝缘体 (Insulator) 电导率（S·cm-1 ) 导体 ＞105 半导体 10-9~ 102 绝缘体 10-22 ~10-14 半导体是构成当代微电子的基础材料。 半导体 ----硅、锗、砷化镓、磷化铟、碳化镓、 重掺杂多晶硅等。 本征半导体和杂质半导体 半导体基本知识 4 一、 本征半导体(Intrinsic Semiconductor) 本征半导体——化学成分纯净的半导体 制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到 99.9999999%。 ----硅、锗等。 5 (1）本征半导体的结构---晶体结构 共价键共 用电子对 6 （2）本征半导体的载流子---电子空穴对 热激发（本征激发） 本征激发 和温度有关 两种载流子 --- 自由电子(Free Electron) --- 空 穴(Hole) 7 因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对。 8 自由电子的定向运动形成了电子电流，空穴的定向运动形成空穴电流，它们的方向相同。 自由电子和空穴称为载流子 9 （3）本征半导体中载流子的浓度 温度升高 热运动加剧 载流子增多 本征半导体中载流子的浓度很低,导电性能很差。 本征半导体中载流子的浓度与温度密切相关。 10 +4 +4 +5 +4 多子(Majority)：自由电子(Free Electron) ---由掺杂形成，取决于掺杂浓度 少子(Minority)：空 穴(Hole) ---由热激发形成，取决于温度。 (1) N型半导体(电子型半导体) 多余电子 磷原子 在硅或锗晶体（四价）中掺入少量的五价元素磷，使自由电子浓度大大增加。 11 二、 杂质半导体 (1) N型半导体 (2) P型半导体 在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。 12 (2) P型半导体(空穴型半导体) +4 +4 +3 +4 空穴 硼原子 多子(Majority)：空 穴(Hole) ---由掺杂形成，取决于掺杂浓度； 少子(Minority)：自由电子(Free Electron) ----由热激发形成，取决于温度。 在硅或锗晶体（四价）中掺入少量的三价元素硼，使空穴浓度大大增加。 $