半导体性质概述
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电导率介于金属和绝缘体之间的材料称为半导体。
纯净半导体的电导率随温度升高而指数增加 杂质的种类和数量决定着半导体的电导率 可以实现非均匀掺杂 半导体的电导率受光辐照和高能电子等的影响
硅 ( Si ) 、锗 ( Ge ) 原子结构及简化模型：
惯性核
14 2 8 4
32 2 8 184
+4
本征半导体
当原子中的价电子激发为自由电子时，原子中留 下空位，同时原子因失去价电子而带正电。
当邻近原子中的价电子不断填补这些空位时形成 一种运动，该运动可等效地看作是空穴的运动。
注意：空穴运动方向 与价电子填补方向相反。
半导体中有两种导电的载流子 自由电子 — 带负电 空穴 — 带正电
➢ 热平衡载流子浓度
本征半导体中
+
5
+
+
4
4
简化模型：
N型半导体
多子——自由电子 少子——空穴
❖ P型半导体
本征半导体中掺入少量三价元素构成。
空穴
+
+
4
4
+
3
+
+
4
4
P型半导体
多子——空穴 少子——自由电子
简化模型：
PN结的形成
在半导体基片上分别制造N型和P型两种半导体。经过载流子的扩散运动和 漂移运动,两运动最终达到平衡，由离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。
完全纯净的半导体称为本征半导体。它们是制造半导体 器件的基本材料。
硅和锗共价键结构示意图：
共价键
+
+
+
4
4
4
+
+
4
4
+
+
+
4
4
4
➢ 本征激发
共价键具有很强的结合力。 当T = 0K（无外界影 响）时，共价键中无自由移动的电子。
当T升高或光线照射时
产生自由电子空穴对。
这种现象称
本征激发。
➢ 空穴的运动
PN结的形成
E
本征激发——产生自由电子空穴对。 复合——电子和空穴相遇释放能量。
温度一定时： 激发与复合在某一热平衡值上达到动态平衡。
热平衡载流子浓度：
ni
3 Eg0
AT 2e 2kT
pi
T 或光照 ni
导电能力
热敏特性 光敏特性
杂质半导体
❖ N型半导体：本征半导体中掺入少量五价元素构成。
自由电子
纯净半导体的电导率随温度升高而指数增加 杂质的种类和数量决定着半导体的电导率 可以实现非均匀掺杂 半导体的电导率受光辐照和高能电子等的影响
硅 ( Si ) 、锗 ( Ge ) 原子结构及简化模型：
惯性核
14 2 8 4
32 2 8 184
+4
本征半导体
当原子中的价电子激发为自由电子时，原子中留 下空位，同时原子因失去价电子而带正电。
当邻近原子中的价电子不断填补这些空位时形成 一种运动，该运动可等效地看作是空穴的运动。
注意：空穴运动方向 与价电子填补方向相反。
半导体中有两种导电的载流子 自由电子 — 带负电 空穴 — 带正电
➢ 热平衡载流子浓度
本征半导体中
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+
+
4
4
简化模型：
N型半导体
多子——自由电子 少子——空穴
❖ P型半导体
本征半导体中掺入少量三价元素构成。
空穴
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4
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3
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4
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P型半导体
多子——空穴 少子——自由电子
简化模型：
PN结的形成
在半导体基片上分别制造N型和P型两种半导体。经过载流子的扩散运动和 漂移运动,两运动最终达到平衡，由离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。
完全纯净的半导体称为本征半导体。它们是制造半导体 器件的基本材料。
硅和锗共价键结构示意图：
共价键
+
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4
4
4
+
+
4
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4
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4
➢ 本征激发
共价键具有很强的结合力。 当T = 0K（无外界影 响）时，共价键中无自由移动的电子。
当T升高或光线照射时
产生自由电子空穴对。
这种现象称
本征激发。
➢ 空穴的运动
PN结的形成
E
本征激发——产生自由电子空穴对。 复合——电子和空穴相遇释放能量。
温度一定时： 激发与复合在某一热平衡值上达到动态平衡。
热平衡载流子浓度：
ni
3 Eg0
AT 2e 2kT
pi
T 或光照 ni
导电能力
热敏特性 光敏特性
杂质半导体
❖ N型半导体：本征半导体中掺入少量五价元素构成。
自由电子