《模电第一章》PPT课件
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E GO 为热力学零度时破坏共价键所需的能量， 又称禁带宽度；
K1 是与半导体材料载流子有效质量、有效能 级密度有关的常量。
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1.1.2 杂质半导体
通过扩散工艺，在本征半导体中输掺入少 量适宜的杂质元素，便可得到杂质半导体。按 掺 半 杂入导质可掺温度少浓〔这杂体半由大的质以杂度取子度即将质；导一于增时半认质的决是很少影元控体、掺加机导与为原影本低子响素制的N入，大体掺，子响征，的半的掺导型的从大，杂多 的 很 激 却 浓 导不 入 电半杂 而 增 多浓子 浓 小 发 对 度 体同 杂 性导质 使 多 子度的 度 。 形 温 取 器， 质 能体使 多 。 的且浓 ， 成 度 决 件〔可 元 。多 子 因 浓与度 因 的 非 于 的即形 素子 与 此 度温约 而 ， 常 温 性多成 的的 少 ， 愈度能等 多 尽 敏 度子浓N对数 子 高型无。于 子 管 感〕的度于目 复 ，半关所受其。，浓，杂大合少导〕就体可和控P制型
子的二浓、度P就型愈半低导。体
几个关系：①多子与少子的关系 ②多子与掺杂浓度的关系 ③少子与温度的关系
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NN型 型半半导导体体的中N于 少由型N度由形自自数于型半成 由大 电在 元由载杂半电导于 子纯 素电流质子导体〔洁空 为子子原的体中如的穴 多浓，产子硅磷中，的 数度简生可晶〕空，，称浓 载体，以穴自故少度 流中使的提由称 子，子掺之浓供电空 。故，入取度电子穴称简五代小的子为称自价晶浓， N型半导体N中故型多的由称半子正格于之导。杂离中为质子体硅原施原主子主子要的原的最靠位子外自置层〔由有，或电5就个施子形价主成电 NN型 型半半导导体体导子中中杂电〔的的子共的质，自多 少了，价电杂 少〕数 数所键子N掺由质 电。型以，不载 载原 子入电除还受半流 流子 ，的子了多共导子子在 故杂〕与出价体晶 变周一键质的。格 为围个的越浓硅电束上不多度原 子 缚，能子 。 ，，越且移形 只多多高又动成 需出的缺，
电载原 者自 由子流子说由电量自留流这子因空电子， 由 下、是失穴子与从电一空半掉带与空而子个穴导一正空穴挣。空流体的个电穴数脱与位导形价是目。共此置电成电成在相价同，的子对本等键时称特而出征。的，为殊于价的空产带现半束在空性空电方穴生正的导缚 共穴穴 子向 ， 定质电，体变价。的将依即向。即中成键存按次空移，在一填穴动自，为中或，定补也，
随之增多，即并载且流自子由的电浓子度与升空高穴，浓因度而 使导电性能增相强等；。 假设环境温度降低，载流子浓度降低， 返回
3 EGO
ni pi K1T2e(2kT)
n i pi分别表示自由电子浓度与空穴浓〔 〕 cm3
T 为热力学温度 ；
k 为波耳兹曼常数 ； (8.6 3 1 3 0 eV /K )
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图1.1.1 本征半导体构造示意图
三、本征半导体中的两假种设本在载征流半导子体
两端外加一电场，
电子运－动空穴电对荷的形的成粒子(在电那场么的一作方用面下自由运
自由在于电载流常 热子电子温运与荷。下动空形本〔，穴成征在热仅电半数激有流导量发极上的体〕少的导有获数关电两电移流得的系粒子动；种足价将 ， 另子载够电产形一)流称的子生成方子为定电面能由，向子由载
导电获性得正很能离少子也的。就能越量，强就。成为自由电
《模电第一章》PPT课件
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1.1 半导体根底知识
半导体器件是构成电子电路的根本元 件，它们所用的材料是经过特殊加工且 性能可控的半导体材料。
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二、本征半导体的晶体构造
将纯洁的半导体经过一定的工艺过程制 成单晶体，即为本征半导体。
晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵，称
为 晶格 。
由于相邻原子间的距离很小，因此，相邻的两 个原子的一对最外层电子〔即价电子〕不但各自 围绕自身所属的原子核运动，而且出现在相邻原 子核所属的轨道上，成为共用电子，这样的组合 称为共价键构造
半导体
导电性介于二者之间。
在形成晶体构造的半导体中，人为地掺入特定的
杂质元素时，导电性能具有可控性；并且，在光照
和热辐射条件下，其导电性还有明显的变化；这些
特殊的性质决定了半导体可以制成各种电子器件。
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1.1.1 本征半导体
纯洁的且具有晶体构造的半导体称为本征半导体
一、半导体 二、本征半导体的晶体构造 三、本征半导体中的两种载流子 四、本征半导体中载流子的浓度
1.1.1 本征体
一般为低价元素，其最外层
导 绝体缘物自体质然的 界导 中电 的电为下质力性 物均体缘〔很子自产能质一为那体如强常般决按极由生四么那橡，用为定导价容样胶很的易电定高于电元易被难〕半价挣子向原性素挣原成，导元，脱子子能为它体脱，移素它原核自们材构可〔原在动们子束由最料如造分最核缚电外硅子外，惰。为外的得子层〔性三核电形层束那，电S气i类电缚么〕所子的场成体子，紧和；以受〕束的电即也，锗导原或不不因〔电子缚作流高像像而G性核分e成用。导绝其极束〕子差缚物。
形成空穴流。
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图1.1.2 本征半导体中的自由电子和空穴
四、本征半导体中载流子的浓度
本复动本本最脱征合态征征后共当激平半半指价环发衡导导出本 环 温 作 体键境体体注器征 境 度 热空者束温载载意件半 温 的 敏子自缚穴同度流流半温导 度 这 和和所对空一中由在的相时升子子导度体密种光空产，穴定载电一自遇消浓〔高体稳的切敏敏穴生与对温流子定由度本时就失在定导相感器对的复相度子在温电与征，会热性电关性件的自合等下的度运子环载热激填差性。，，现由的。，浓下动增境流运发的能半即又补象电自换本度，多过温子动下原很导可是空子 由 言 征是本度〕，程加产因差体以造穴与 电 之 半一征的浓空中剧生。， 材 用 成，空 子 ， 导定激关度穴，如自且 料 来 半穴 与 在 体的使发系表也挣果由与 对 制 导，二达电与式
K1 是与半导体材料载流子有效质量、有效能 级密度有关的常量。
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1.1.2 杂质半导体
通过扩散工艺，在本征半导体中输掺入少 量适宜的杂质元素，便可得到杂质半导体。按 掺 半 杂入导质可掺温度少浓〔这杂体半由大的质以杂度取子度即将质；导一于增时半认质的决是很少影元控体、掺加机导与为原影本低子响素制的N入，大体掺，子响征，的半的掺导型的从大，杂多 的 很 激 却 浓 导不 入 电半杂 而 增 多浓子 浓 小 发 对 度 体同 杂 性导质 使 多 子度的 度 。 形 温 取 器， 质 能体使 多 。 的且浓 ， 成 度 决 件〔可 元 。多 子 因 浓与度 因 的 非 于 的即形 素子 与 此 度温约 而 ， 常 温 性多成 的的 少 ， 愈度能等 多 尽 敏 度子浓N对数 子 高型无。于 子 管 感〕的度于目 复 ，半关所受其。，浓，杂大合少导〕就体可和控P制型
子的二浓、度P就型愈半低导。体
几个关系：①多子与少子的关系 ②多子与掺杂浓度的关系 ③少子与温度的关系
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NN型 型半半导导体体的中N于 少由型N度由形自自数于型半成 由大 电在 元由载杂半电导于 子纯 素电流质子导体〔洁空 为子子原的体中如的穴 多浓，产子硅磷中，的 数度简生可晶〕空，，称浓 载体，以穴自故少度 流中使的提由称 子，子掺之浓供电空 。故，入取度电子穴称简五代小的子为称自价晶浓， N型半导体N中故型多的由称半子正格于之导。杂离中为质子体硅原施原主子主子要的原的最靠位子外自置层〔由有，或电5就个施子形价主成电 NN型 型半半导导体体导子中中杂电〔的的子共的质，自多 少了，价电杂 少〕数 数所键子N掺由质 电。型以，不载 载原 子入电除还受半流 流子 ，的子了多共导子子在 故杂〕与出价体晶 变周一键质的。格 为围个的越浓硅电束上不多度原 子 缚，能子 。 ，，越且移形 只多多高又动成 需出的缺，
电载原 者自 由子流子说由电量自留流这子因空电子， 由 下、是失穴子与从电一空半掉带与空而子个穴导一正空穴挣。空流体的个电穴数脱与位导形价是目。共此置电成电成在相价同，的子对本等键时称特而出征。的，为殊于价的空产带现半束在空性空电方穴生正的导缚 共穴穴 子向 ， 定质电，体变价。的将依即向。即中成键存按次空移，在一填穴动自，为中或，定补也，
随之增多，即并载且流自子由的电浓子度与升空高穴，浓因度而 使导电性能增相强等；。 假设环境温度降低，载流子浓度降低， 返回
3 EGO
ni pi K1T2e(2kT)
n i pi分别表示自由电子浓度与空穴浓〔 〕 cm3
T 为热力学温度 ；
k 为波耳兹曼常数 ； (8.6 3 1 3 0 eV /K )
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图1.1.1 本征半导体构造示意图
三、本征半导体中的两假种设本在载征流半导子体
两端外加一电场，
电子运－动空穴电对荷的形的成粒子(在电那场么的一作方用面下自由运
自由在于电载流常 热子电子温运与荷。下动空形本〔，穴成征在热仅电半数激有流导量发极上的体〕少的导有获数关电两电移流得的系粒子动；种足价将 ， 另子载够电产形一)流称的子生成方子为定电面能由，向子由载
导电获性得正很能离少子也的。就能越量，强就。成为自由电
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1.1 半导体根底知识
半导体器件是构成电子电路的根本元 件，它们所用的材料是经过特殊加工且 性能可控的半导体材料。
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二、本征半导体的晶体构造
将纯洁的半导体经过一定的工艺过程制 成单晶体，即为本征半导体。
晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵，称
为 晶格 。
由于相邻原子间的距离很小，因此，相邻的两 个原子的一对最外层电子〔即价电子〕不但各自 围绕自身所属的原子核运动，而且出现在相邻原 子核所属的轨道上，成为共用电子，这样的组合 称为共价键构造
半导体
导电性介于二者之间。
在形成晶体构造的半导体中，人为地掺入特定的
杂质元素时，导电性能具有可控性；并且，在光照
和热辐射条件下，其导电性还有明显的变化；这些
特殊的性质决定了半导体可以制成各种电子器件。
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1.1.1 本征半导体
纯洁的且具有晶体构造的半导体称为本征半导体
一、半导体 二、本征半导体的晶体构造 三、本征半导体中的两种载流子 四、本征半导体中载流子的浓度
1.1.1 本征体
一般为低价元素，其最外层
导 绝体缘物自体质然的 界导 中电 的电为下质力性 物均体缘〔很子自产能质一为那体如强常般决按极由生四么那橡，用为定导价容样胶很的易电定高于电元易被难〕半价挣子向原性素挣原成，导元，脱子子能为它体脱，移素它原核自们材构可〔原在动们子束由最料如造分最核缚电外硅子外，惰。为外的得子层〔性三核电形层束那，电S气i类电缚么〕所子的场成体子，紧和；以受〕束的电即也，锗导原或不不因〔电子缚作流高像像而G性核分e成用。导绝其极束〕子差缚物。
形成空穴流。
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图1.1.2 本征半导体中的自由电子和空穴
四、本征半导体中载流子的浓度
本复动本本最脱征合态征征后共当激平半半指价环发衡导导出本 环 温 作 体键境体体注器征 境 度 热空者束温载载意件半 温 的 敏子自缚穴同度流流半温导 度 这 和和所对空一中由在的相时升子子导度体密种光空产，穴定载电一自遇消浓〔高体稳的切敏敏穴生与对温流子定由度本时就失在定导相感器对的复相度子在温电与征，会热性电关性件的自合等下的度运子环载热激填差性。，，现由的。，浓下动增境流运发的能半即又补象电自换本度，多过温子动下原很导可是空子 由 言 征是本度〕，程加产因差体以造穴与 电 之 半一征的浓空中剧生。， 材 用 成，空 子 ， 导定激关度穴，如自且 料 来 半穴 与 在 体的使发系表也挣果由与 对 制 导，二达电与式