半导体二极管及其基本电路PPT课件
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半导体二极管及基本电路PPT课件
• 基础知识 • 半导体二极管 • 二极管基本电路及分析方法 • 稳压二极管及电路分析方法
5
第5页/共71页
1.1 半导体的基础知识
一．半导体
• 按物体的导电性能，可将物体分为导体、绝缘 体和半导体三类。
① 导体：电阻率很低、电流易通过、导电性强的 物体。
② 绝缘体：电阻率很高、电流不通过、无导电能 力的物体。
• 一般情况下，锗管反向电流I R＞硅管I R反向电流。
27
第27页/共71页
综述：
• 1）二极管的 V—A 特性为非线性；
• 2）当 导通；
时，且 U D ＞U T ，则 D
• 3）当 -U BR ＜ U D ＜ U T ，有I R ≈0，则 D 截 止；
• 4）当
时，且 绝对值U R ＞ U
BR ，则反向击穿烧坏。
一、课程的性质及任务
• 1. 本课程是一门电子技术方面的入门技术基础课，是研究各种半导体器件、 电子线路及应用的一门学科。
• 2. 学生通过本课程的学习，掌握一些有关电子技术的基本理论、基本知识， 为今后进一步学习打下一定的基础。
1
第1页/共71页
• 二 研究对象
• 1.电子器件的特性、参数； • 2.电子线路分析的基本方法：即模拟电路和数字电路的分析方法。 • 3.有关应用。
由此得知： • 1）稳压管的 V—A 特性为非线性，且反向特性
很陡，； • 2）稳压管有导通、截止、击穿三个状态，常工作
于反向击穿状态。
35
第35页/共71页
二. 主要参数
1). 稳定电压 UZ
• DZ在正常工作下管子两端的电压，也就是它 的反向击穿电压。
2). 稳定电流 IZ
5
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1.1 半导体的基础知识
一．半导体
• 按物体的导电性能，可将物体分为导体、绝缘 体和半导体三类。
① 导体：电阻率很低、电流易通过、导电性强的 物体。
② 绝缘体：电阻率很高、电流不通过、无导电能 力的物体。
• 一般情况下，锗管反向电流I R＞硅管I R反向电流。
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第27页/共71页
综述：
• 1）二极管的 V—A 特性为非线性；
• 2）当 导通；
时，且 U D ＞U T ，则 D
• 3）当 -U BR ＜ U D ＜ U T ，有I R ≈0，则 D 截 止；
• 4）当
时，且 绝对值U R ＞ U
BR ，则反向击穿烧坏。
一、课程的性质及任务
• 1. 本课程是一门电子技术方面的入门技术基础课，是研究各种半导体器件、 电子线路及应用的一门学科。
• 2. 学生通过本课程的学习，掌握一些有关电子技术的基本理论、基本知识， 为今后进一步学习打下一定的基础。
1
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• 二 研究对象
• 1.电子器件的特性、参数； • 2.电子线路分析的基本方法：即模拟电路和数字电路的分析方法。 • 3.有关应用。
由此得知： • 1）稳压管的 V—A 特性为非线性，且反向特性
很陡，； • 2）稳压管有导通、截止、击穿三个状态，常工作
于反向击穿状态。
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二. 主要参数
1). 稳定电压 UZ
• DZ在正常工作下管子两端的电压，也就是它 的反向击穿电压。
2). 稳定电流 IZ
半导体二极管及基本电路PPT课件
3k 6V
12V
A + UAB –B
求：UAB 分析：
取B点作参考点，断开二极管，分 析二极管阳极和阴极的电位。
V1阳 =－6 V V2阳=0 V V1阴 = V2阴= －12 V 共阴极接法：阳极电位高的先导通。
V2阳> V1阳 ∴ D2 优先导通， D1截止。
若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB = 0 V
V DU on ID rD0 .6V 9
最新课件
24
二极管开关电路
分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或
所加电压UD的正负。
若 V阳 >V阴或 UD为正( 正向偏置 )，二极管导通 若 V阳 <V阴或 UD为负( 反向偏置 )，二极管截止
电路如图，求：UAB D
A +
3k
6V
UAB
12V
2、漂移运动
浓度差 形成空间电荷区
多子的扩散运动
扩散的结果使空
间电荷区变宽。 最新课件
少子在内电场的作用 下形成漂移运动。
动画
10
二、PN结的单向导电性
1、PN 结加正向电压（正向偏置）
P接正、N接负
PN 结变窄
－－－－ － － + + + + + +
动画
－－－－ － － + + + + + +
－－－－ － － + + + + + +
u
iIS(eUT1)
(UT26m V)
UT： 常温下的电压当量 IS： PN结反向饱和电流
PN结的反向击穿
半导体二极管及其基本电路课件
半导体二极管及其基本电路
自由电子
12
N型半导体结构
提供自由电子的五价杂质原子因失去一个电子而带 单位正电荷而成为正离子，因此五价杂质原子也称为 施主杂质。N型半导体的结构示意图如下图所示。
自由电子 磷原子核
所以，N型半导体中的导电粒子有两种：
自由电子—多数载流子（由两部分组成）
空穴——少数半载导体流二极子管及其基本电路
硅晶体的空间排列
共价键结构平面示意图
半导体二极管及其基本电路
5
共价键性质
共价键上的两个电子是由相邻原子各用一个电子
组成的，这两个电子被成为束缚电子。
束缚电子同时受两个原子的约束，如果没有足够
的能量，不易脱离轨道。
因此，在绝对温度T=0K（-273 C）时，由于共
价键中的电子被束缚着，本征半导体中没有自由电子，
不导电。只有在激发下半，导体本二极征管及半其基导本电体路 才能导电。
6
3. 电子与空穴
当导体处于热 力 学 温 度 0K 时 ，
自由电子
空穴
束缚电子
导体中没有自由电
子。当温度升高或
共
受到光的照射时， 价电子能量增高，
+4
+4
价
键
有的价电子可以挣
脱原子核的束缚，
而参与导电，成为
+4
+4
自由电子。 这一现象称为本征激发，也称热激发。
半导体二极管及其基本电路
9
空穴的移动
由于共价键中出现了空穴，在外加能源的激发 下，邻近的价电子有可能挣脱束缚补到这个空位上， 而这个电子原来的位置又出现了空穴，其它电子又有 可能转移到该位置上。这样一来在共价键中就出现了 电荷迁移—电流。
自由电子
12
N型半导体结构
提供自由电子的五价杂质原子因失去一个电子而带 单位正电荷而成为正离子，因此五价杂质原子也称为 施主杂质。N型半导体的结构示意图如下图所示。
自由电子 磷原子核
所以，N型半导体中的导电粒子有两种：
自由电子—多数载流子（由两部分组成）
空穴——少数半载导体流二极子管及其基本电路
硅晶体的空间排列
共价键结构平面示意图
半导体二极管及其基本电路
5
共价键性质
共价键上的两个电子是由相邻原子各用一个电子
组成的，这两个电子被成为束缚电子。
束缚电子同时受两个原子的约束，如果没有足够
的能量，不易脱离轨道。
因此，在绝对温度T=0K（-273 C）时，由于共
价键中的电子被束缚着，本征半导体中没有自由电子，
不导电。只有在激发下半，导体本二极征管及半其基导本电体路 才能导电。
6
3. 电子与空穴
当导体处于热 力 学 温 度 0K 时 ，
自由电子
空穴
束缚电子
导体中没有自由电
子。当温度升高或
共
受到光的照射时， 价电子能量增高，
+4
+4
价
键
有的价电子可以挣
脱原子核的束缚，
而参与导电，成为
+4
+4
自由电子。 这一现象称为本征激发，也称热激发。
半导体二极管及其基本电路
9
空穴的移动
由于共价键中出现了空穴，在外加能源的激发 下，邻近的价电子有可能挣脱束缚补到这个空位上， 而这个电子原来的位置又出现了空穴，其它电子又有 可能转移到该位置上。这样一来在共价键中就出现了 电荷迁移—电流。
半导体二极管及其基本应用电路PPT课件
反向
外电场不足以克服 内电场,电流很小
7
当外加电压大于死区
I
电压内电场被大大减
削弱,电流增加很快。
正向
死区 死区电压 硅管 0.5V,锗管0.1V。电压
导通压降: 硅 管0.6~0.7V,锗 管0.1~0.3V。
U反向击穿电 压U(BR) Nhomakorabea反向
8
I 由于少子的漂移运动形成很 小的反向电流,且U <U(BR)在内, 其大小基恒定,称反向饱和电流, 其随温度变化很大。
以上为低电平选择电路。
39
从多路输入信号中选出最低电平或最高电平的电路，称 为电平选择电路。一种二极管低电平选择电路如图所示。 设两路输入信号u1, u2均小于E。表面上看似乎V1,V2都 能导通，但实际上若u1 < u2 ，则V1导通后将把uo限制在 低电平u1上，使V2截止。反之，若u2 < u1 ，则V2导通， 使V1截止。只有当 u1 = u2时， V1, V2才能都导通。 可见，该电路能选出任意时刻两路信号中的低电平信号。 当u1, u2为方波时，输出端选出的低电平波形。如果把高 于2.3V的电平当作高电平，并作为逻辑1，把低于0.7V的 电平当作低电平，并作为逻辑0，由图可知，输出与输入 之间是逻辑与的关系。因此，当输入为数字量时，该电 路也称为与门电路。将图电路中的V1,V2反接，将E改为 负值，则变为高电平选择电路。如果输入也为数字量， 则该电路就变为或门电路
半导体二极管及其基本应用电路
半导体二极管的几种常用结构
结构
二极管 = 一个PN结 + 管壳 + 引线
P
N
符号
+
-
阳极
阴极
1
二极管的符号
外电场不足以克服 内电场,电流很小
7
当外加电压大于死区
I
电压内电场被大大减
削弱,电流增加很快。
正向
死区 死区电压 硅管 0.5V,锗管0.1V。电压
导通压降: 硅 管0.6~0.7V,锗 管0.1~0.3V。
U反向击穿电 压U(BR) Nhomakorabea反向
8
I 由于少子的漂移运动形成很 小的反向电流,且U <U(BR)在内, 其大小基恒定,称反向饱和电流, 其随温度变化很大。
以上为低电平选择电路。
39
从多路输入信号中选出最低电平或最高电平的电路，称 为电平选择电路。一种二极管低电平选择电路如图所示。 设两路输入信号u1, u2均小于E。表面上看似乎V1,V2都 能导通，但实际上若u1 < u2 ，则V1导通后将把uo限制在 低电平u1上，使V2截止。反之，若u2 < u1 ，则V2导通， 使V1截止。只有当 u1 = u2时， V1, V2才能都导通。 可见，该电路能选出任意时刻两路信号中的低电平信号。 当u1, u2为方波时，输出端选出的低电平波形。如果把高 于2.3V的电平当作高电平，并作为逻辑1，把低于0.7V的 电平当作低电平，并作为逻辑0，由图可知，输出与输入 之间是逻辑与的关系。因此，当输入为数字量时，该电 路也称为与门电路。将图电路中的V1,V2反接，将E改为 负值，则变为高电平选择电路。如果输入也为数字量， 则该电路就变为或门电路
半导体二极管及其基本应用电路
半导体二极管的几种常用结构
结构
二极管 = 一个PN结 + 管壳 + 引线
P
N
符号
+
-
阳极
阴极
1
二极管的符号
3 半导体二极管及其基本电路.ppt
3 半导体二极管 及其基本电路
3.1 半导体的基本知识
3.2 PN结的形成及特性
3.3 半导体二极管
3.4 二极管基本电路及其分析方法
3.5 特殊二极管
2019-8-11
感谢你的欣赏
1
3.1 半导体的基本知识
3.1.1 半导体材料
3.1.2 半导体的共价键结构
3.1.3 本征半导体
+4
3.1.4 杂质半导体
在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。
PN结形成的物理过程：
因浓度差
宽
多子的扩散运动 杂质离子形成空间电荷区
空间电荷区形成内电场
内电场促使少子漂移
内电场阻止多子扩散
扩散 > 漂移
是
否
最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。
2019-8-11
感谢你的欣赏
11
3.2.2 PN结的单向导电性
+4
+4
+4
正离子核
3.1.3 本征半导体 — 完全纯净、结构完整的半导体晶体。
在T=0K和无外界激发时，没有载流子，不导电
2019-8-11
感谢你的欣赏
3
3.1.3 本征半导体、空穴及其导电作用
自由电子
温度
光照
+4
+4
+4 空穴
本征激发
由热激发或光照而产生
+4
+4 ＋ +4
自由电子和空穴对。
空穴
2019-8-11
V2
D1
D2
0V
导通 导通
5V
导通 截止
0V
截止 导通
3.1 半导体的基本知识
3.2 PN结的形成及特性
3.3 半导体二极管
3.4 二极管基本电路及其分析方法
3.5 特殊二极管
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3.1 半导体的基本知识
3.1.1 半导体材料
3.1.2 半导体的共价键结构
3.1.3 本征半导体
+4
3.1.4 杂质半导体
在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。
PN结形成的物理过程：
因浓度差
宽
多子的扩散运动 杂质离子形成空间电荷区
空间电荷区形成内电场
内电场促使少子漂移
内电场阻止多子扩散
扩散 > 漂移
是
否
最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。
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11
3.2.2 PN结的单向导电性
+4
+4
+4
正离子核
3.1.3 本征半导体 — 完全纯净、结构完整的半导体晶体。
在T=0K和无外界激发时，没有载流子，不导电
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3.1.3 本征半导体、空穴及其导电作用
自由电子
温度
光照
+4
+4
+4 空穴
本征激发
由热激发或光照而产生
+4
+4 ＋ +4
自由电子和空穴对。
空穴
2019-8-11
V2
D1
D2
0V
导通 导通
5V
导通 截止
0V
截止 导通
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子。近似认为多子与杂质浓度相等。
18
四、杂质对半导体导电性的影响 掺入杂 质对本征半导体的导电性有很大
的影响，一些典型的数据如下: 1 T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:
n = p =1.4×1010/cm3 2 掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度:
n=5×1016/cm3 3 本征硅的原子浓度: 4.96×1022/cm3
思考：杂质半导体可能有几种类型？
N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体， 也称为（电子半导体）。
P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也 称为（空穴半导体）。
14
一、N 型半导体
在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷 （或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被 杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子， 其中四个与相邻的半导体原子形成共价键， 必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚， 很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子 就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原 子给出一个电子，称为施主原子。
受主原子。
硼原子
P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。
17
三、杂质半导体的示意表示法
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
P 型半导体
N 型半导体
注：杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电 流。但由于数量的关系，起导电作用的主要是多
15
多余 电子
+4 +4
+5 +4 磷原子
思考：
N 型半导体 中的两种载 流子数量是 否相等？
1.由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。 2. 由于本征激发产生的电子和空穴对。
掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自 由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流 子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。
模拟电子技术基础
北华航天工业学院电子系 2008.3
1
第二章 半导体二极管及其 基本电路
2.1 半导体的基本知识 2.2 PN结的形成及特性 2.3 半导体二极管 2.4 二极管基本电路及其分析方法 2.5 特殊二极管
2
2.1 半导体的基本知识
2.1.1 半导体材料 2.1.2 半导体的共价键结构 2.1.3 本征半导体 2.1.4 杂质半导体
• 多数载流子、少数载流子
end
20
2.2 PN结的形成及特性
（1）当受到外界温度、光照等环境因素的影 响时，其导电能力有明显变化。光敏、热敏特性
（2）向纯净的半导体中掺入某些杂质，会使
它的导电能力明显改变。
掺杂特性
为什么半导体导电会具有这些特点？ 根本原因是由于半导体具有特殊的内部结构
——共价键的晶体结构。
5
2.1.2 半导体的共价键结构
常见的半导体材料硅和锗，它们的最外层电子 （价电子）都是四个。
Si
Ge
通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。
6
在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点 阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它 原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子 之间形成共价键，共用一对价电子。
硅和锗的晶 体结构：
7
硅和锗的共价键结构
+4表示 除去价电 子后的原
子
+4
+4
12
本征半导体中电流由两部分组成： 1. 自由电子移动产生的电流。 2. 空穴移动产生的电流。
本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的 导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要 的外部因素，这是半导体的一大特点。
13
2.1.4 杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会 使半导体的种载流子浓度大大增加。
以上三个浓度基本上依次相差106/cm3 。
19
本节中的有关概念
• 本征半导体、本征激发
自由电子 空穴
复合
*半导体导电特点1：其能力容易受温度、光照等环境因素影响
温度↑→载流子浓度↑→导电能力↑
•杂质半导体
N型半导体、施主杂质(5价) P型半导体、受主杂质(3价)
*半导体导电特点2：掺杂可以显著提高导电能力
16
二、P 型半导体 在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼
（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质
取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的
半导体原子形成共价键时，空穴
产生一个空穴。这个空穴
可能吸引束缚电子来填补，
+4
+4
使得硼原子成为不能移动
的带负电的离子。由于硼
+3
+4
原子接受电子，所以称为
3
2.1.1 半导体材料
一、导体、绝缘体和半导体 导体：自然界中很容易导电的物质称为导体， 金属一般都是导体。 绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体， 如橡皮、陶瓷、塑料和石英。 半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间。
典型的半导体有硅(Si)和锗(Ge)以及砷 化镓(GaAs)。
4
二、半导体的导电特点:
10
本征激发：由于热激发或光照而产生自由电子和空穴 对，这个过程称为本征激发。
空穴
自由电子
自由电子和
空穴统称为
+4
+4
载流子。电
子带负电，
空穴带正电。 +4
+4
束缚电子
11
二、本征半导体的导电机理
本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即 自由电子和空穴。
+4
+4
+4
+4
在其它力的作用下，
空穴吸引附近的电子来 填补，这样的结果相当 于空穴的迁移，而空穴 的迁移相当于正电荷的 移动，因此可以认为空 穴是载流子。
9
2.1.3 本征半导体
本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。
一、本征激发 在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时,价电子
完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动 的带电粒子（即载流子），它的导电能力为0，相当 于绝缘体。
在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足 够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同 时共价键上留下一个空位，称为空穴。
+4
+4
共价键共 用电子对
8
+4
+4
+4
+4
形成共价键后，每个原子的 最外层电子是八个，构成稳 定结构。
共价键有很强的结合力，使 原子规则排列，形成晶体。
共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为 束缚电子，在绝对零度（0K）和无外界激发的条件 下，束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此 很难导电；常温下纯净半导体中的自由电子也很少， 所以此时半导体的导电能力很弱。
18
四、杂质对半导体导电性的影响 掺入杂 质对本征半导体的导电性有很大
的影响，一些典型的数据如下: 1 T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:
n = p =1.4×1010/cm3 2 掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度:
n=5×1016/cm3 3 本征硅的原子浓度: 4.96×1022/cm3
思考：杂质半导体可能有几种类型？
N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体， 也称为（电子半导体）。
P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也 称为（空穴半导体）。
14
一、N 型半导体
在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷 （或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被 杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子， 其中四个与相邻的半导体原子形成共价键， 必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚， 很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子 就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原 子给出一个电子，称为施主原子。
受主原子。
硼原子
P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。
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三、杂质半导体的示意表示法
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
P 型半导体
N 型半导体
注：杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电 流。但由于数量的关系，起导电作用的主要是多
15
多余 电子
+4 +4
+5 +4 磷原子
思考：
N 型半导体 中的两种载 流子数量是 否相等？
1.由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。 2. 由于本征激发产生的电子和空穴对。
掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自 由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流 子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。
模拟电子技术基础
北华航天工业学院电子系 2008.3
1
第二章 半导体二极管及其 基本电路
2.1 半导体的基本知识 2.2 PN结的形成及特性 2.3 半导体二极管 2.4 二极管基本电路及其分析方法 2.5 特殊二极管
2
2.1 半导体的基本知识
2.1.1 半导体材料 2.1.2 半导体的共价键结构 2.1.3 本征半导体 2.1.4 杂质半导体
• 多数载流子、少数载流子
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2.2 PN结的形成及特性
（1）当受到外界温度、光照等环境因素的影 响时，其导电能力有明显变化。光敏、热敏特性
（2）向纯净的半导体中掺入某些杂质，会使
它的导电能力明显改变。
掺杂特性
为什么半导体导电会具有这些特点？ 根本原因是由于半导体具有特殊的内部结构
——共价键的晶体结构。
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2.1.2 半导体的共价键结构
常见的半导体材料硅和锗，它们的最外层电子 （价电子）都是四个。
Si
Ge
通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。
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在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点 阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它 原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子 之间形成共价键，共用一对价电子。
硅和锗的晶 体结构：
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硅和锗的共价键结构
+4表示 除去价电 子后的原
子
+4
+4
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本征半导体中电流由两部分组成： 1. 自由电子移动产生的电流。 2. 空穴移动产生的电流。
本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的 导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要 的外部因素，这是半导体的一大特点。
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2.1.4 杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会 使半导体的种载流子浓度大大增加。
以上三个浓度基本上依次相差106/cm3 。
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本节中的有关概念
• 本征半导体、本征激发
自由电子 空穴
复合
*半导体导电特点1：其能力容易受温度、光照等环境因素影响
温度↑→载流子浓度↑→导电能力↑
•杂质半导体
N型半导体、施主杂质(5价) P型半导体、受主杂质(3价)
*半导体导电特点2：掺杂可以显著提高导电能力
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二、P 型半导体 在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼
（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质
取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的
半导体原子形成共价键时，空穴
产生一个空穴。这个空穴
可能吸引束缚电子来填补，
+4
+4
使得硼原子成为不能移动
的带负电的离子。由于硼
+3
+4
原子接受电子，所以称为
3
2.1.1 半导体材料
一、导体、绝缘体和半导体 导体：自然界中很容易导电的物质称为导体， 金属一般都是导体。 绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体， 如橡皮、陶瓷、塑料和石英。 半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间。
典型的半导体有硅(Si)和锗(Ge)以及砷 化镓(GaAs)。
4
二、半导体的导电特点:
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本征激发：由于热激发或光照而产生自由电子和空穴 对，这个过程称为本征激发。
空穴
自由电子
自由电子和
空穴统称为
+4
+4
载流子。电
子带负电，
空穴带正电。 +4
+4
束缚电子
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二、本征半导体的导电机理
本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即 自由电子和空穴。
+4
+4
+4
+4
在其它力的作用下，
空穴吸引附近的电子来 填补，这样的结果相当 于空穴的迁移，而空穴 的迁移相当于正电荷的 移动，因此可以认为空 穴是载流子。
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2.1.3 本征半导体
本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。
一、本征激发 在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时,价电子
完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动 的带电粒子（即载流子），它的导电能力为0，相当 于绝缘体。
在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足 够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同 时共价键上留下一个空位，称为空穴。
+4
+4
共价键共 用电子对
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+4
+4
+4
+4
形成共价键后，每个原子的 最外层电子是八个，构成稳 定结构。
共价键有很强的结合力，使 原子规则排列，形成晶体。
共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为 束缚电子，在绝对零度（0K）和无外界激发的条件 下，束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此 很难导电；常温下纯净半导体中的自由电子也很少， 所以此时半导体的导电能力很弱。