半導(dǎo)體材料及其特性.ppt

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1.1半導(dǎo)體材料及其特性,,,1.1.1本征半導(dǎo)體,1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體,1.1.3漂移和擴散電流,*1.1.4過剩載流子,,由導(dǎo)電能力的不同，物質(zhì)可分為導(dǎo)體(Conductors)、絕緣體(Insulators)和半導(dǎo)體(Semiconductors)。,1.1.1本征半導(dǎo)體,,IntrinsicSemiconductor,,砷化鎵GaAs,,硅Si和鍺Ge,,,半導(dǎo)體導(dǎo)電特性,溫敏,摻雜,光敏,,1.1.1本征半導(dǎo)體,IntrinsicSemiconductor,,本征半導(dǎo)體是一種完全純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體。,根據(jù)導(dǎo)電能力(電阻率)的不同，物質(zhì)可分為導(dǎo)體(Conductors)、絕緣體(Insulators)和半導(dǎo)體(Semi-conductors)。,,1.1.1本征半導(dǎo)體,,IntrinsicSemiconductor,一、半導(dǎo)體的共價鍵(covalentbonds)結(jié)構(gòu),1.硅的原子結(jié)構(gòu)簡化模型,+4,,2.硅晶體共價鍵結(jié)構(gòu),空間四面體結(jié)構(gòu),顯示共價鍵形成的二維晶體結(jié)構(gòu),1.1.1本征半導(dǎo)體,,IntrinsicSemiconductor,,1.1.1本征半導(dǎo)體,,IntrinsicSemiconductor,絕對溫度T=0K,,1.1.1本征半導(dǎo)體,,IntrinsicSemiconductor,二、熱激發(fā),1.自由電子空穴對,,1.1.1本征半導(dǎo)體,,電子,空位,x2,,x1,,x1,,x2,,x3,x3,半導(dǎo)體區(qū)別于金屬導(dǎo)體的一個重要特點:在半導(dǎo)體中有自由電子和空穴兩種載流子(carriers)。,結(jié)論：,2.空穴的導(dǎo)電作用,,3.本征載流子濃度(intrinsiccarrierconcentrations),1.1.1本征半導(dǎo)體,,IntrinsicSemiconductor,本征半導(dǎo)體中雖然存在兩種載流子，但因本征載流子的濃度很低，所以總的來說導(dǎo)電能力很差。,結(jié)論1：,本征半導(dǎo)體載流子濃度隨著溫度的升高，增加較快，因此與溫度密切相關(guān)。,結(jié)論2：,end,,1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體,,ExtrinsicSemiconductor,在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)，可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性發(fā)生顯著變化。,摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。,N型半導(dǎo)體——摻入五價雜質(zhì)元素（如磷）的半導(dǎo)體。,P型半導(dǎo)體——摻入三價雜質(zhì)元素（如硼）的半導(dǎo)體。,,1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體,,ExtrinsicSemiconductor,1.N型半導(dǎo)體,在N型半導(dǎo)體中自由電子（Negative）是多數(shù)載流子，它主要由雜質(zhì)原子提供；空穴是少數(shù)載流子,由本征激發(fā)形成。,,1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體,,ExtrinsicSemiconductor,,1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體,,ExtrinsicSemiconductor,2.P型半導(dǎo)體,在P型半導(dǎo)體中空穴(Positive)是多數(shù)載流子，它主要由摻雜形成；自由電子是少數(shù)載流子，由本征激發(fā)形成。,,1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體,,ExtrinsicSemiconductor,,1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體,,ExtrinsicSemiconductor,N型,P型,雜質(zhì)半導(dǎo)體中載流子來源于兩個方面：一是由本征激發(fā)產(chǎn)生的自由電子空穴對；另一方面是用摻雜的方法，由雜質(zhì)原子提供的自由電子（N型）或空穴（P型）。,end,總結(jié)：,,1.1.3漂移和擴散電流,,DriftandDiffusionCurrents,一、漂移電流(driftcurrents),,1.1.3漂移和擴散電流,,DriftandDiffusionCurrents,二、擴散電流(diffusioncurrents),在一塊本征半導(dǎo)體的兩側(cè)通過擴散不同的雜質(zhì),分別形成N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。,,,SemiconductorMaterialsandProperties,1.1半導(dǎo)體材料及其特性,小結(jié),本征半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)體,自由電子、空穴,N型半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體,多數(shù)載流子、少數(shù)載流子,end,漂移電流、擴散電流,