2022-2023学年高二物理竞赛课件：P型（空穴型）半导体

P型（空穴型）半导体 P型（空穴型）半导体 +4 +4 +3 +4 +4 P型半导体 少子——自由电子 多子——空穴 空 穴 本征半导体中掺入少量三价（铝、硼、锢）元素构成。 这种杂质原子能吸收电子，称为“受主杂质”。 三、杂质半导体中（多子和少子）热平衡载流子 浓度？ N型半导体 （质量作用定理） （电中性方程） P型半导体 杂质半导体呈电中性 少子浓度取决于温度。ni 多子浓度取决于掺杂浓度。 P6,例3：杂质补偿：掺入不同的杂质（相反性质），可改变导电类型。电子型，空穴型。五价（磷、砷、锑等）。 (1-1-2) (1-1-3) (1-1-4) (1-1-5) 掺入杂 质对本征半导体的导电性有很大 的影响，一些典型的数据如下:例1—3。 T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: (1-1-1) ni = n = p =1.5×1010/cm3 1 本征硅的原子浓度: 4.96×1022/cm3 3 以上三个浓度基本上依次相差106/cm3 。 2 例1。掺杂后, N 型半导体中(多子)自由电子浓度: n=8×1016/cm3， 少子2.8×103/cm3 杂质对半导体导电性的影响 例3：硅，五价，N型；再三价（浓度更高），P型。杂质补偿。 1.1.3 两种导电机理——漂移和扩散 载流子在电场作用下的运动,称为漂移运动，所形成的电流，称为漂移电流。看书P1-1-6图。P、N。 漂移电流密度 总漂移电流密度： 迁移率 漂移与漂移电流 外加电场，(少子)定向运动。 注意: (1-1-6) (1-1-7) (1-1-8) 电导率： 半导体的电导率 电阻： 电压： V = E l 电流： I = S Jt + - V 长度l 截面积S 电场E I (1-1-9) 载流子在浓度差作用下的运动，称为扩散运动，所形成的电流，称为扩散电流。P、N。 P10,导/半区别, 有/无电场 = 有/无 电荷量差。浓度差。 扩散电流密度: 扩散与扩散电流 N 型 硅 光照 n(x) p(x) 载流子浓度 x no po 光照或恒温，浓度差，(多子)定向运动。 注意: (1-1-10) (1-1-11) <0 <0 1.2 P+N结 P6例3,用掺杂工艺，把P型、N型半导体在原子级上紧密有机结合，P区与N区的交界面就形成了PN结。 掺杂 N型 P+型 It Id 1.2.1 动态平衡下的P+N结 阻止多子扩散 出现内建电场 开始因浓度差 产生空间电荷区 引起多子扩散 利于少子漂移 最终达动态平衡 注意： PN结处于动态平衡时，扩散电流与漂移电流相抵消，通过PN结的电流为零。 一、(PN结)阻挡层形成的物理过程 空间电荷区（一定宽度） 即P+N结 杂质离子 宽 9 加动画 ①PN结的电位差为VB (N区 P区） P11 ②对称结与不对称结 ③空间电荷区，缺少多子，所以也称耗尽层。 注意：掺杂浓度（Na、Nd）越大，内建电位差 VB 越大，阻挡层宽度 l0 越小（1-2-5）。Xn、Xp 二、内建电位差： 三、阻挡层宽度 ： 室温时 锗管 VB  0.2 ~ 0.3V 硅管 VB  0.5 ~ 0.7V 热电压  26mV（室温） (1-2-3) (1-2-2) (1-2-5) (1-2-1) 温度的电压当量 11 加动画 本征半导体、杂质半导体。 复习：本节中的有关概念 自由电子、空穴。 N型半导体、P型半导体。 多数载流子、少数载流子。 施主杂质、受主杂质。 $