结的形成.ppt
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1、上页 下页返回 模拟电子技术基础 1.1.1 PN结的形成 1.1 PN结 半导体 导电能力介于导体和绝缘体之间 最常用的半导体材料 物体根据其导电能力(电阻率)分 半导体 绝缘体 导体 锗 硅 1 半导体二极管及其应用 上页 下页返回 模拟电子技术基础 +14 284 Si 硅原子结构示意图 +32 28 18 Ge 锗原子结构示意图 4 原子结构示意图 +4 硅、锗原子 的简化模型 上页 下页返回 模拟电子技术基础 平面结构 立体结构 +4+4 +4 +4 +4+4 +4 +4 +4 1. 本征半导体 本征半导体就是完全纯净的半导体 上页 下页返回 模拟电子技术基础 +4+4 +4 +4
2、+4+4 +4 +4 +4 共价键 价电子 上页 下页返回 模拟电子技术基础 +4+4 +4 +4 +4+4 +4 +4 +4 本 征 半 导 体 受 热 或 光 照 上页 下页返回 模拟电子技术基础 本 征 激 发 产 生 电 子 和 空 穴 自由电子 空穴 +4+4 +4 +4 +4+4 +4 +4 +4 上页 下页返回 模拟电子技术基础 电子空穴 成对产生 +4+4 +4 +4 +4+4 +4 +4 +4 上页 下页返回 模拟电子技术基础 +4+4 +4 +4 +4+4 +4 +4 +4 上页 下页返回 模拟电子技术基础 +4+4 +4 +4 +4+4 +4 +4 +4 电子空穴 复合,
3、成 对消失 上页 下页返回 模拟电子技术基础 电子和空穴产生过程动画演示 上页 下页返回 模拟电子技术基础 本征激发使空穴和自由电子成对产生。 相遇复合时,又成对消失。 小结 空穴浓度(np)=电子浓度(nn) 温度T一定时 np nn=K(T) K(T) 与温度有关的常数 上页 下页返回 模拟电子技术基础 在 外 电 场 作 用 下 +4+4 +4 +4 +4+4 +4 +4 +4 U 上页 下页返回 模拟电子技术基础 电 子 运 动 形 成 电 子 电 流 +4+4 +4 +4 +4+4 +4 +4 +4 U 上页 下页返回 模拟电子技术基础 +4+4 +4 +4 +4+4 +4 +4 +
4、4 U 上页 下页返回 模拟电子技术基础 +4+4 +4 +4 +4+4 +4 +4 +4 U 上页 下页返回 模拟电子技术基础 +4+4 +4 +4 +4+4 +4 +4 +4 U 上页 下页返回 模拟电子技术基础 +4+4 +4 +4 +4+4 +4 +4 +4 U 上页 下页返回 模拟电子技术基础 +4+4 +4 +4 +4+4 +4 +4 +4 U 价电子填 补空穴而 使空穴移 动,形成 空穴电流 上页 下页返回 模拟电子技术基础 半导体导电机理动画演示 上页 下页返回 模拟电子技术基础 (1) 在半导体中有两种载流子 这就是半导体和金属导电原理的 本质区别 a. 电阻率大 (2) 本
5、征半导体的特点 b. 导电性能随温度变化大 小结 带正电的空穴 带负电的自由电子 本征半导体不能在半导体器件中直接使用 上页 下页返回 模拟电子技术基础 2掺杂半导体 在本征半导体硅或锗中掺入微量的其它适当元 素后所形成的半导体 根据掺杂的不同,杂质半导体分为 N型导体 P型导体 (1) N型半导体 掺入五价杂质元素(如磷、砷)的杂质半导体 上页 下页返回 模拟电子技术基础 +4+4 +4 +4 +4+4 +4 +4 +4 掺入少量五价杂质元素磷 P 上页 下页返回 模拟电子技术基础 +4+4 +4 +4 +4+4 +4 +4 +4 P 上页 下页返回 模拟电子技术基础 多出 一个 电子 出现
6、 了一 个正 离子 +4+4 +4 +4 +4+4+4 +4 P 上页 下页返回 模拟电子技术基础 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 半导体中产生了大量的自由电子和正离子 上页 下页返回 模拟电子技术基础 N型半导体形成过程动画演示 上页 下页返回 模拟电子技术基础 c. 电子是多数载流子,简称多子;空穴是少数载流 子,简称少子。 e. 因电子带负电,称这种半导体为N(negative)型或 电子型半导体。 f. 因掺入的杂质给出电子,又称之为施主杂质。 b. N型半导体中产生了大量的
7、(自由)电子和正离子。 小结 d. np nn=K(T) a. N型半导体是在本征半导体中掺入少量五价杂质 元素形成的。 上页 下页返回 模拟电子技术基础 (2) P型半导体 在本征半导体中掺入三价杂质元素,如硼等 。 B +4+4 +4 +4 +4+4 +4 +4 +4 上页 下页返回 模拟电子技术基础 +4+4 +4 +4 +4+4 +4 +4 +4B 上页 下页返回 模拟电子技术基础 出 现 了 一 个 空 位 +4+4 +4 +4 +4+4 B +4 +4 上页 下页返回 模拟电子技术基础 +4+4 +4 +4 +4+4 B +4 +4 负离子 空穴 上页 下页返回 模拟电子技术基础
8、- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 半导体中产生了大量的空穴和负离子 上页 下页返回 模拟电子技术基础 P型半导体的形成过程动画演示 上页 下页返回 模拟电子技术基础 c. 空穴是多数载流子,电子是少数载流子。 e. 因空穴带正电,称这种半导体为P(positive)型或 空穴型半导体。 f. 因掺入的杂质接受电子,故称之为受主杂质。 a. P型半导体是在本征半导体中掺入少量的三价 杂质元素形成的。 b. P型半导体产生大量的空穴和负离子 。 小结 d. np nn=K(T) 上页 下页
9、返回 模拟电子技术基础 当掺入三价元素的密度大于五价元素的密度时,可 将N型转为P型; 杂质半导体的转型 当掺入五价元素的密度大于三价元素的密度时,可 将P型转为N型。 上页 下页返回 模拟电子技术基础 N + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 以N型半导体为基片 通过半导体扩散工艺 3. PN结的形成 上页 下页返回 模拟电子技术基础 使半导
10、体的一边形成N型区,另一边形成P型区。 N + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - P - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 上页 下页返回 模拟电子技术基础 (1) 在浓度差的作用下,电子从 N区向P区扩散。 N + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - P - - - - -
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