半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)

發(fā)布時(shí)間:2024-03-08
1. 本征半導(dǎo)體及其特點(diǎn)
純凈的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。在熱“激發(fā)”條件下,本征半導(dǎo)體中的電子和空穴是成對(duì)產(chǎn)生的;當(dāng)電子和空穴相遇“復(fù)合”時(shí),也成對(duì)消失;電子和空穴都是載流子;溫度越高,“電子—空穴”對(duì)越多;在室溫下,“電子—空穴”對(duì)少,故電阻率大。
2. 摻雜半導(dǎo)體及其特點(diǎn)
( 1 ) n 型半導(dǎo)體:在本征硅或鍺中摻入適量五價(jià)元素形成 n 型半導(dǎo)體, n 型半導(dǎo)體中電子為多子,空穴為少子;電子的數(shù)目(摻雜 + 熱激發(fā)) = 空穴的數(shù)目(熱激發(fā)) + 正粒子數(shù);半導(dǎo)體對(duì)外仍呈電中性。
( 2 ) p 型半導(dǎo)體:在本征硅或鍺中摻入適量三價(jià)元素,形成 p 型半導(dǎo)體,其空穴為多子,電子為少子;空穴的數(shù)目(摻雜 + 熱激發(fā)) = 電子的數(shù)目(熱激發(fā)) + 負(fù)粒子數(shù);對(duì)外呈電中性。
在本征半導(dǎo)體中,摻入適量雜質(zhì)元素,就可以形成大量的多子,所以摻雜半導(dǎo)體的電阻率小,導(dǎo)電能力強(qiáng)。
當(dāng) n 型半導(dǎo)體中再摻入更高密度的三價(jià)雜質(zhì)元素,可轉(zhuǎn)型為 p 型半導(dǎo)體;反之, p 型半導(dǎo)體也可通過(guò)摻入足夠的五價(jià)元素而轉(zhuǎn)型為 n 型半導(dǎo)體。
3. 半導(dǎo)體中的兩種電流
( 1 )漂移電流:在電場(chǎng)作用下,載流子定向運(yùn)動(dòng)所形成的電流則稱為漂移電流。
( 2 )擴(kuò)散電流:同一種載流子從濃度高處向濃度低處擴(kuò)散所形成的電流為擴(kuò)散電流。 4. pn 結(jié)的形成
通過(guò)一定的工藝,在同一塊半導(dǎo)體基片的一邊摻雜成 p 型,另一邊摻雜成 n 型, p 型和 n 型的交界面處會(huì)形成 pn 結(jié)。
p 區(qū)和 n 區(qū)中的載流子存在一定的濃度差,濃度差使多子向另一邊擴(kuò)散,從而產(chǎn)生了空間電荷和內(nèi)電場(chǎng);內(nèi)電場(chǎng)將阻多子止擴(kuò)散而促進(jìn)少子漂移;當(dāng)擴(kuò)散與漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí),交界面上就會(huì)形成穩(wěn)定的空間電荷層(或勢(shì)壘區(qū)、耗盡層),即 pn 結(jié)形成。
5. pn 結(jié)的單向?qū)щ娦?br>pn 結(jié)正向偏置時(shí),空間電荷層變窄,內(nèi)電場(chǎng)變?nèi)?,擴(kuò)散大于漂移,正向電流很大(多子擴(kuò)散形成), pn 結(jié)呈現(xiàn)為低電阻,稱為正向?qū)?。正向壓降很小,且隨溫度上升而減小。
pn 結(jié)反向偏置時(shí),空間電荷層變寬,內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng),漂移大于擴(kuò)散,反向電流很?。ㄉ僮悠菩纬桑?pn 結(jié)呈現(xiàn)為高電阻,稱為反向截止。反偏電壓在一定范圍內(nèi),反向電流基本不變(也稱為反向飽和電流),且隨溫度上升而增大。
6. pn 結(jié)的電容特性
(1)勢(shì)壘電容cb:當(dāng)外加在pn結(jié)兩端的電壓發(fā)生變化時(shí),空間電荷層中的電荷量會(huì)發(fā)生變化,這一現(xiàn)象是一種電容效應(yīng),稱為勢(shì)壘電容。cb是非線性電容。
(2)擴(kuò)散電容cd:當(dāng)pn結(jié)正向偏置時(shí),多子擴(kuò)散到對(duì)方區(qū)域后,在pn結(jié)邊界附近有積累,并會(huì)有一定的濃度梯度。積累的電荷量也會(huì)隨外加電壓變化,引起電容效應(yīng),稱為擴(kuò)散電容。cd也是非線性電容。
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