电子技术与应用项目化教程 课件 项目1第一讲 认识半导体.ppt

LOGO*项目一——认识半导体项目一认识半导体学习内容：1.半导体基础知识。2.PN结的形成过程。3.PN结的导电特性。学习要求：目的：了解半导体的内部结构和类型；理解PN结的形成以及导电特性。重点：PN结的形成以及导电特性。难点：PN结的形成以及导电特性。一、半导体基础知识半导体-----导电能力介于导体与绝缘体之间物体根据其导电能力绝缘体半导体导体本征半导体半导体杂质半导体硅常用的材料锗半导体特性：热敏性、光敏性、可掺杂性。本征半导体就是完全纯净的半导体（也叫纯净半导体）。1.本征半导体单晶硅共价键结构与本征激发在本征半导体中，空穴与电子是成对出现的，称为电子—空穴对，其自由电子和空穴数目总是相等的，如图所示。温度升高时在本征半导体产生电子—空穴对的现象称为本征激发。温度越高，产生的电子-空穴对数目就越多，这就是半导体的热敏性。（1）P型半导体2.掺杂半导体P型半导体的共价键结构P型半导体是在本征半导体硅中掺入微量的3价元素（如硼）而形成的。因杂质原子只有3个价电子，它与周围硅原子组成共价键时，缺少1个电子，因此在晶体中便产生一个空穴，如图所示。N型半导体是在本征半导体硅中掺入微量的5价元素（如磷）而形成的，杂质原子有5个价电子与周围硅原子结合成共价键时，多出1个价电子，这个多余的价电子易成为自由电子，如图所示。N型半导体多子为自由电子，少子为空穴。（2）N型半导体N型半导体的共价键结构P型半导体中，原来的晶体仍会产生电子-空穴对，由于杂质的掺入，使得空穴数目远大于自由电子数目，成为多数载流子（简称多子），而自由电子则为少数载流子（简称少子）。因而P型半导体以空穴导电为主。N型半导体中，原来的晶体仍会产生电子-空穴对，由于杂质的掺入，使得自由电子数目远大于空穴数目，成为多数载流子（简称多子），而空穴则为少数载流子（简称少子）。因而N型半导体以自由电子导电为主。综上所述，在掺入杂质后，载流子的数目都有相当程度的增加，半导体导电性能大大改善。多子主要是由掺杂产生的，少子是由本征激发产生的。二、PN结的形成同一块半导体基片的两边分别形成P型和N型半导体。由于界面两边明显存在浓度差，产生扩散运动，在它们的交界面附近会形成一个很薄的空间电荷区，称为PN结。PN形成过程总结：N区的多子（电子）----向P区扩散，并与交界面附近P区的空穴复合，在N区留下一层不能移动的正电荷离子。扩散的结果使交界面出现了空间电荷区，空间电荷区形成了一个由N区指向P区的内电场。内电场的存在阻碍了扩散运动，当扩散与漂移达到动态平衡时，便形成了一定厚度的空间电荷区，称为PN结。由于电荷区缺少能移动的载流子，故又称PN结为耗尽层或阻挡层。同样，P区的多子（空穴）也会向N区扩散，并与界面附近的N区电子复合而消失，在P区留下一层不能移动的负电荷离子。三、PN结导电性能1.PN正向偏置-------当外加直流电压使PN结P区电位高于N区电位时，PN结正向偏置，简称正偏。PN结正向导电性能PN结正向导电性能PN正偏时：外电场削弱内电场；PN结变窄，呈低阻状态；正向电流很大；PN结处于导通状态。PN结正向导电性能PN结反向导电性能2.PN反向偏置-------当外加直流电压使PN结N区电位高于P区电位时，PN结反向偏置，简称反偏。PN结反向导电性能PN结反向导电性能总结：PN结具有单向导电性能，PN结正向导通，反向截止。PN反偏时：外电场加强了内电场；PN结变宽，呈高阻状态；反向电流很小；PN结处于截止状态。LOGO*