《电子技术基础》复习资料

原子核
内部含有大量的自由电子
（2） 绝缘体
绝缘体的最外层电子数一般为6~8个，且距原子核较近 ，因此受原子核的束缚力较强而不易挣脱其束缚。
常温下绝缘体内部几乎不存在自由电子，因此导电能力 极差或不导电。
常用的绝缘体材料有橡胶、云母、陶瓷等。
原子核
内部几乎没有自由电子， 因此不导电。
（3） 半导体
受光照或温度
＋4
＋4
上升影响，共
价键中其它一
些价电子直接
跳进空穴，使
＋4
＋4
失电子的原子
重新恢复电中
性。
＋4
此时整个晶 体带电吗？
为什么？
＋4
＋4
＋4
＋4
价电子填补空穴的现象称为 。
参与复合的价电子又会留下一个新的空位，而这个新的 空穴仍会被邻近共价键中跳出来的价电子填补上，这种价 电子填补空穴的复合运动使本征半导体中又形成一种不同 于本征激发下的电荷迁移，为区别于本征激发下自由电子 载流子的运动，我们把价电子填补空穴的复合运动称为空 穴载流子运动。
＋4
＋4
＋4
掺入硼杂质的硅半
导体晶格中，空穴
B
载流子的数量大大
＋4
＋4
＋4
增加。因此空穴是
三价元素硼(B)
这种半导体的导电 主流。
＋4
＋4
＋4
一般情况下，杂质半导体中的多数载流子的数量可达到少数 载流子数量的1010倍或更多，因此，杂质半导体比本征半导体 的导电能力可增强几十万倍。
掺入三价元素的杂质半导体，由于空穴载流子的数量大大于自 由电子载流子的数量而称为空穴型半导体，也叫做P型半导体。
——受温度的影响，半导体导电能力变化很大；
——在半导体中掺入少量特殊杂质，其导电 能力极大地增强；
半导体材料的独特性能是由其
所决定的。
3. 本征半导体
最常用的半导体为硅(Si)和锗(Ge)。它们的共同特征是四价 元素，即每个原子最外层电子数为4个。
+
Si(硅原子)
+
Ge(锗原子)
因为原子呈电中性，所 以简化模型图中的原子 核只用带圈的+4符号表 示即可。
在P型半导体中，多数载流子是空穴，少数载流子是自由电 子，而不能移动的离子带负电。
硅原子和锗原子的简化模型图
天然的硅和锗是不能制作成半导体器件的。它们必须先经 过高度提纯，形成晶格结构完全对称的本征半导体。
＋4
＋4
晶格结构
＋4
实际上半导体的 晶格结构是三维 的。＋4＋4Fra bibliotek＋4＋4
＋4
＋4
共价键结构
本征半导体原子核最外层的价电子都是4个，称为四价元
素，它们排列成非常整齐的晶格结构。在本征半导体的晶格
则是由本征激发产生的自由电子和复合运动产生的空穴两种
载流子
。两种载流子电量相等、符号相反，电
流的方向为空穴载流子的方向即自由电子载流子的反方向。
4. 本征半导体
本征半导体虽然有自由电子和空穴两种载流子，但由于数 量极少导电能力仍然很低。如果在其中掺入某种元素的微量 杂质，将使掺杂后的杂质半导体的导电性能大大增强。
结构中，每一个原子均与相邻的四个原子结合，即与相邻四
个原子的价电子两两组成电子对，构成
。
从共价键晶格结
构来看，每个原
＋4
＋4
子外层都具有8个
价电子。但价电
＋4 在游离走的价电子原 位上留下一个不能移 动的空位，叫空穴。
子是相邻原子共
用，所以稳定性
＋4
＋4
并不能象绝缘体
那样好。
＋4
受光照或温度上升
影响，共价键中价电
＋4
＋4
＋4
自由电子载流子运动可以形
容为没有座位人的移动；空穴
载流子运动则可形容为有座位
＋4
＋4
＋4 的人依次向前挪动座位的运动。
半导体内部的这两种运动总是
共存的，且在一定温度下达到
动态平衡。
＋4
＋4
＋4
半导体的导电机理
半导体的导电机理与金属导体导电机理有本质上的区别：
金属导体中只有自由电子一种载流子参与导电；而半导体中
子的热运动加剧，一
些价电子会挣脱原子
核的束缚游离到空间
＋4
＋4
＋4 成为自由电子。
由于热激发而在晶体中出现电子空穴对的现象称为
。
本征激发的结果，造成了半导体内部自由电子载流子运动的产 生，由此本征半导体的电中性被破坏，使失掉电子的原子变成带 正电荷的离子。
由于共价键是定域的，这些带正电的离子不会移动，即不能参 与导电，成为晶体中固定不动的带正电离子。
欢迎学习
1 半导体的基本知识 2 半导体二极管 3 特殊二极管 4 双极型三极管 5 单极型三极管
了解本征半导体、P型和N型半导体的特征 及PN结的形成过程；熟悉二极管的伏安特性 及其分类、用途；理解三极管的电流放大原 理，掌握其输入和输出特性的分析方法；理 解双极型和单极型三极管在控制原理上的区 别；初步掌握工程技术人员必需具备的分析 电子电路的基本理论、基本 知识和基本技能。
半导体的最外层电子数一般为4个，在常温下存在的自由 电子数介于导体和绝缘体之间，因而在常温下半导体的导 电能力也是介于导体和绝缘体之间。
常用的半导体材料有硅、锗、硒等。
原子核
导电性能介于导体和绝缘体之 间，但具有光敏性、热敏性和参 杂性的独特性能，因此在电子技 术中得到广泛应用。
2. 半导体的独特性能
1.1 半导体的基本知识
1. 导体、半导体和绝缘体
自然界的一切物质都是由分子、原子组成的。
原子又由一个带正电的原子核和在它周围高速旋转着的
带有负电的电子组成。
原子核中有质子和中子，
其中质子
，中子不带
电。
原子核
绕原子核高速旋转的核外
电子
。
原子结构中：
（1） 导体
导体的最外层电子数通常是1~3个，且距原子核较远， 因此受原子核的束缚力较小。由于温度升高、振动等外界 的影响，导体的最外层电子就会获得一定能量，从而挣脱 原子核的束缚而游离到空间成为自由电子。因此，导体在 常温下存在大量的自由电子，具有良好的导电能力。常用 的导电材料有银、铜、铝、金等。
＋4
＋4
＋4
掺入磷杂质的硅半
导体晶格中，自由
P
电子的数量大大增
＋4
＋4
＋4
加。因此自由电子
五价元素磷(P)
是这种半导体的导 电主流。
＋4
＋4
＋4
在室温情况下，本征硅中的磷杂质等于10-6数量级时，电 子载流子的数目将增加几十万倍。掺入五价元素的杂质半导 体由于自由电子多而称为电子型半导体，也叫做N型半导体。
金属导体的电导率一般在105s/cm量级；塑料、云母等绝 缘体的电导率通常是10-22~10-14s/cm量级；半导体的电导率 则在10-9~102s/cm量级。
半导体的导电能力虽然介于导体和绝缘体之间，但半导 体的应用却极其广泛，这是由半导体的独特性能决定的：
——半导体受光照后，其导电能力大大增强；