导体电的特点:导体导电只有一种载流子,即自由电子导电。
本征半导体电的特点:本征半导体有两种载流子,即自由电子和空穴均参与导电。
本征激发:半导体在热激发下产生自由电子和空穴的现象称为本征激发。
复合:自由电子在运动的过程中如果与空穴相遇就会填补空穴,使两者同时消失,这种现象称为复合。
动态平衡:在一定的温度下,本征激发所产生的自由电子与空穴对,与复合的自由电子与空穴对数目相等,达到动态平衡。
载流子的浓度与温度的关系:温度一定,本征半导体中载流子的浓度是一定的,并且自由电子与空穴的浓度相等。当温度升高时,热运动加剧,挣脱共价键束缚的自由电子增多,空穴也随之增多(即载流子的浓度升高),导电性能增强;当温度降低,则载流子的浓度降低,导电性能变差。
结论:本征半导体的导电性能与温度有关。半导体材料性能对温度的敏感性,可制作热敏和光敏器件,又造成半导体器件温度稳定性差的原因。
杂质半导体:通过扩散工艺,在本征半导体中掺入少量合适的杂质元素,可得到杂质半导体。
n型半导体:在纯净的硅晶体中掺入五价元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了n型半导体。
多数载流子:n型半导体中,自由电子的浓度大于空穴的浓度,称为多数载流子,简称多子。
少数载流子:n型半导体中,空穴为少数载流子,简称少子。
施子原子:杂质原子可以提供电子,称施子原子。
n型半导体的导电特性:它是靠自由电子导电,掺入的杂质越多,多子(自由电子)的浓度就越高,导电性能也就越强。
p型半导体:在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位置,形成p型半导体。
多子:p型半导体中,多子为空穴。
少子:p型半导体中,少子为电子。
受主原子:杂质原子中的空位吸收电子,称受主原子。
p型半导体的导电特性:掺入的杂质越多,多子(空穴)的浓度就越高,导电性能也就越强。
结论:
多子的浓度决定于杂质浓度。
少子的浓度决定于温度。
pn结的形成:将p型半导体与n型半导体制作在同一块硅片上,在它们的交界面就形成pn结。
pn结的特点:具有单向导电性。
扩散运动:物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方运动,这种由于浓度差而产生的运动称为扩散运动。
空间电荷区:扩散到p区的自由电子与空穴复合,而扩散到n区的空穴与自由电子复合,所以在交界面附近多子的浓度下降,p区出现负离子区,n区出现正离子区,它们是不能移动,称为空间电荷区。
电场形成:空间电荷区形成内电场。
空间电荷加宽,内电场增强,其方向由n区指向p区,阻止扩散运动的进行。
漂移运动:在电场力作用下,载流子的运动称漂移运动。
pn结的形成过程:将p型半导体与n型半导体制作在同一块硅片上,在无外电场和其它激发作用下,参与扩散运动的多子数目等于参与漂移运动的少子数目,从而达到动态平衡,形成pn结。
电位差:空间电荷区具有一定的宽度,形成电位差uho,电流为零。
耗尽层:绝大部分空间电荷区内自由电子和空穴的数目都非常少,在分析pn结时常忽略载流子的作用,而只考虑离子区的电荷,称耗尽层。
pn结的单向导电性
p端接电源的正极,n端接电源的负极称之为pn结正偏。此时pn结如同一个开关合上,呈现很小的电阻,称之为导通状态。
p端接电源的负极,n端接电源的极称之为pn结反偏,此时pn结处于截止状态,如同开关打开。结电阻很大,当反向电压加大到一定程度,pn结会发生击穿而损坏。