第一讲 .半导体的基本特性（课件）《电子技术基础与技能）高教版·第4版

1. 半导体的基本特性 《电子技术基础与技能》高教版·第4版 电子技术基础与技能 1 一 二 四 【半导体的概念及特性】 【本征半导体】 【PN结的特性】 目录 CONTENTS 电子技术基础与技能 三 【杂质半导体】 2 电子技术基础与技能 一、半导体的概念及特性 1.半导体的概念 半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。目前用来制造半导体器件的材料主要是锗和硅，它们都是4价元素，具有晶体结构，如图所示。 在常温下，大多数的价电子均被束缚在原子周围，不易自由移动。所以导电能力也较弱。 半导体晶体结构示意图 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 3 电子技术基础与技能 2.半导体的特性 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 4 热敏性 指半导体的导电能力随着温度的升高而迅速增加的特性。利用这种特性可制成各种热敏元件，如热敏电阻等。 光敏性 指半导体的导电能力随光照的变化有显著改变的特性。利用这种特性可制成光电二极管、光电三极管和光敏电阻等。 掺杂性 指半导体的导电能力因掺入微量杂质而发生很大变化的特性。利用这种特性可制成二极管、三极管和场效应管等。 电子技术基础与技能 二、本征半导体 1、本征半导体的结构 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。 共价键 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。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 5 电子技术基础与技能 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。 2、本征半导体中的两种载流子 运载电荷的粒子称为载流子。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 6 电子技术基础与技能 三、杂质半导体 1. N型半导体 磷（P） 多数载流子 在本征半导体硅（或锗）中掺入微量五价元素磷或砷，如图所示，由于磷原子有5个价电子，它与周围的硅原子组成共价键时，多余的一个价电子很容易摆脱原子核的束缚成为自由电子。这种半导体导电主要靠电子，所以称为电子型半导体或N型半导体。N型半导体中，自由电子是多子，空穴是少子。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 7 电子技术基础与技能 2. P型半导体 硼（B） 多数载流子 在本征半导体硅（或锗）中掺入微量三价元素硼或铝，如图所示，由于硼原子只有3个价电子，它与周围硅原子组成共价键时，因缺少一个价电子而形成一个空穴，相邻的价电子很容易填补这个空穴，形成新的空穴。这种半导体导电主要靠空穴，所以称为空穴型半导体或P型半导体。P型半导体中，空穴是多子，自由电子是少子。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 8 电子技术基础与技能 四、PN结的形成及其单向导电性 物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气体、液体、固体均有之。 扩散运动 P区空穴浓度远高于N区。 N区自由电子浓度远高于P区。 扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面N区的自由电子浓度降低，产生内电场，不利于扩散运动的继续进行。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 9 电子技术基础与技能 1.PN结的形成 因电场作用所产生的运动称为漂移运动。 参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态平衡，就形成了PN结。 漂移运动 由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子，形成内电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P区、自由电子从P区向N 区运动。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 10 电子技术基础与技能 PN结加正向电压导通： 耗尽层变窄，扩散运动加剧，由于外电源的作用，形成扩散电流，PN结处于导通状态。 PN结加反向电压截止： 耗尽层变宽，阻止扩散运动，有利于漂移运动，形成漂移电流。由于电流很小，故可近似认为其截止。 2.PN结的单向导电性 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 11 电子技术基础与技能 1.以下关于半导体的概念，正确的是（ ） A. 导电性能介于导体和绝缘体之间的材料叫半导体 B. 所有的金属都是半导体 C. 半导体的导电性能比导体好 D. 绝缘体在任何条件下都不能导电 A 随堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 12 电子技术基础与技能 2.半导体的主要特性不包括（ ） A. 热敏性 B. 光敏性 C. 掺杂性 D. 超导性 随堂练习 D 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 13 电子技术基础与技能 3. P 型半导体中的多数载流子是（ ） 随堂练习 A. 电子 B. 空穴 C. 离子 D. 质子 B 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 14 电子技术基础与技能 感谢观看 15 $