模电课件第一章集成电路元器件基础.ppt
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1、第一章 集成电路元器件基础,第一节 半导体基础知识,一、固体按导电性能可分为三类:,导体: 绝缘体: 半导体:,如:金、银、铜、铝等,如:云母、陶瓷等,如:硅Si、锗Ge、砷化镍GaAs等,一、半导体的特性:,杂质、温度、光照对影响较大,定义:没有杂质、纯净的单晶体称为本征半导体,(一)本征半导体的共价键结构,1、Si、Ge原子结构模型,三、本征半导体,2、共价键结构,3、本征激发,自由电子,空穴,空穴带单位正电荷,自由电子位带单位负电荷,空穴带单位正电荷,自由电子位带单位负电荷,空穴带单位正电荷,自由电子位带单位负电荷,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,空穴带单位正电荷,自由电
2、子位带单位负电荷,空穴带单位正电荷,自由电子位带单位负电荷,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,空穴带单位正电荷,自由电子位带单位负电荷,空穴也是一种载流子,两种载流子,在外电场作用下电子空穴运动方向相反,Eg一般与半导体材料和温度T有关,1 .T=0K且无外界能量激发时Eg0较大,价电子全部束缚在共价键中,导带无自由电子。此时的本征半导体相当于绝缘体,价电子获得能量,自由电子和空穴成对出现,2、本征激发,3、本征载流子,(1)本征激发,自由电子,空穴,本征激发产生自由电子和空穴,自由电子,空穴,复合,复合,3、本征载流子,(1)本征激发,随机碰撞,复合,复合,本征半导体中的自由电
3、子浓度ni空穴浓度pi总是相等的,可制作热敏元件,影响半导体器件的稳定性,可制作光电元件,定义:人为掺入一定杂质成份的半导体称杂质半导体,四、杂质半导体,N型半导体(掺入5价元素杂质),P型半导体(掺入3价元素杂质),分类,在本征半导体中掺入5价的杂质(砷、磷、锑)就成为N型半导体,杂质原子提供多余电子称为施主杂质-正离子,多余电子位于施主能级在室温下进入导带成为自由电子,施主能级,(一)N型半导体,N型半导体的特点,1、施主原子在提供多余电子的同时并不产生空穴,而成为正离子被束缚在晶格中不能移动,不能起导电作用,2、在室温下,多余的电子全部被激发为自由电子,故N型半导体中自由电子数目很高,n
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- 课件 第一章 集成电路 元器件 基础
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