半導(dǎo)體特點有哪些?
半導(dǎo)體五大特性∶電阻率特性,導(dǎo)電特性,光電特性,負(fù)的電阻率溫度特性,整流特性。
★在形成晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體中,人為地?fù)饺胩囟ǖ碾s質(zhì)元素,導(dǎo)電性能具有可控性。
★在光照和熱輻射條件下,其導(dǎo)電性有明顯的變化。
晶格:晶體中的原子在空間形成排列整齊的點陣,稱為晶格。
共價鍵結(jié)構(gòu):相鄰的兩個原子的一對最外層電子(即價電子)不但各自圍繞自身所屬的原子核運動,而且出現(xiàn)在相鄰原子所屬的軌道上,成為共用電子,構(gòu)成共價鍵。
自由電子的形成:在常溫下,少數(shù)的價電子由于熱運動獲得足夠的能量,掙脫共價鍵的束縛變成為自由電子。
空穴:價電子掙脫共價鍵的束縛變成為自由電子而留下一個空位置稱空穴。
電子電流:在外加電場的作用下,自由電子產(chǎn)生定向移動,形成電子電流。
空穴電流:價電子按一定的方向依次填補(bǔ)空穴(即空穴也產(chǎn)生定向移動),形成空穴電流。
本征半導(dǎo)體的電流:電子電流+空穴電流。自由電子和空穴所帶電荷極性不同,它們運動方向相反。
載流子:運載電荷的粒子稱為載流子。
導(dǎo)體電的特點:導(dǎo)體導(dǎo)電只有一種載流子,即自由電子導(dǎo)電。
本征半導(dǎo)體電的特點:本征半導(dǎo)體有兩種載流子,即自由電子和空穴均參與導(dǎo)電。
本征激發(fā):半導(dǎo)體在熱激發(fā)下產(chǎn)生自由電子和空穴的現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。
復(fù)合:自由電子在運動的過程中如果與空穴相遇就會填補(bǔ)空穴,使兩者同時消失,這種現(xiàn)象稱為復(fù)合。
動態(tài)平衡:在一定的溫度下,本征激發(fā)所產(chǎn)生的自由電子與空穴對,與復(fù)合的自由電子與空穴對數(shù)目相等,達(dá)到動態(tài)平衡。
載流子的濃度與溫度的關(guān)系:溫度一定,本征半導(dǎo)體中載流子的濃度是一定的,并且自由電子與空穴的濃度相等。當(dāng)溫度升高時,熱運動加劇,掙脫共價鍵束縛的自由電子增多,空穴也隨之增多(即載流子的濃度升高),導(dǎo)電性能增強(qiáng);當(dāng)溫度降低,則載流子的濃度降低,導(dǎo)電性能變差。
結(jié)論:本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能與溫度有關(guān)。半導(dǎo)體材料性能對溫度的敏感性,可制作熱敏和光敏器件,又造成半導(dǎo)體器件溫度穩(wěn)定性差的原因。
雜質(zhì)半導(dǎo)體:通過擴(kuò)散工藝,在本征半導(dǎo)體中摻入少量合適的雜質(zhì)元素,可得到雜質(zhì)半導(dǎo)體。
N型半導(dǎo)體:在純凈的硅晶體中摻入五價元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N型半導(dǎo)體。
多數(shù)載流子:N型半導(dǎo)體中,自由電子的濃度大于空穴的濃度,稱為多數(shù)載流子,簡稱多子。
少數(shù)載流子:N型半導(dǎo)體中,空穴為少數(shù)載流子,簡稱少子。
施子原子:雜質(zhì)原子可以提供電子,稱施子原子。
N型半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性:它是靠自由電子導(dǎo)電,摻入的雜質(zhì)越多,多子(自由電子)的濃度就越高,導(dǎo)電性能也就越強(qiáng)。
P型半導(dǎo)體:在純凈的硅晶體中摻入三價元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位置,形成P型半導(dǎo)體。
多子:P型半導(dǎo)體中,多子為空穴。
少子:P型半導(dǎo)體中,少子為電子。
受主原子:雜質(zhì)原子中的空位吸收電子,稱受主原子。
P型半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性:摻入的雜質(zhì)越多,多子(空穴)的濃度就越高,導(dǎo)電性能也就越強(qiáng)。
結(jié)論:
多子的濃度決定于雜質(zhì)濃度。
少子的濃度決定于溫度。
PN結(jié)的形成:將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上,在它們的交界面就形成PN結(jié)。
PN結(jié)的特點:具有單向?qū)щ娦浴?br> 擴(kuò)散運動:物質(zhì)總是從濃度高的地方向濃度低的地方運動,這種由于濃度差而產(chǎn)生的運動稱為擴(kuò)散運動。
空間電荷區(qū):擴(kuò)散到P區(qū)的自由電子與空穴復(fù)合,而擴(kuò)散到N區(qū)的空穴與自由電子復(fù)合,所以在交界面附近多子的濃度下降,P區(qū)出現(xiàn)負(fù)離子區(qū),N區(qū)出現(xiàn)正離子區(qū),它們是不能移動,稱為空間電荷區(qū)。
電場形成:空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場。
空間電荷加寬,內(nèi)電場增強(qiáng),其方向由N區(qū)指向P區(qū),阻止擴(kuò)散運動的進(jìn)行。
漂移運動:在電場力作用下,載流子的運動稱漂移運動。
PN結(jié)的形成過程:如圖所示,將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上,在無外電場和其它激發(fā)作用下,參與擴(kuò)散運動的多子數(shù)目等于參與漂移運動的少子數(shù)目,從而達(dá)到動態(tài)平衡,形成PN結(jié)。
PN結(jié)的形成過程
電位差:空間電荷區(qū)具有一定的寬度,形成電位差Uho,電流為零。
耗盡層:絕大部分空間電荷區(qū)內(nèi)自由電子和空穴的數(shù)目都非常少,在分析PN結(jié)時常忽略載流子的作用,而只考慮離子區(qū)的電荷,稱耗盡層。
PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/font>
半導(dǎo)體特點有哪些?
2009年11月12日 10:20 www.1cnz.cn 作者:佚名 用戶評論(0)
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