半导体材料及其特性
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穴是少数载流子,由
本征激发形成。
1.1.2 杂质半导体 Extrinsic Semiconductor
1. N型半导体
在N型半导体中 自由电子（Negative） 是多数载流子，它主 要由杂质原子提供； 空穴是少数载流子,
由本征激发形成。
1.1.2 杂质半导体 Extrinsic Semiconductor
小结
• 本征半导体、杂质半导体 • 自由电子、空穴 • N型半导体、P型半导体
• 多数载流子、少数载流子 • 漂移电流、扩散电流
end
一、漂移电流(drift currents)
1.1.3 漂移和扩散电流
Drift and Diffusion Currents
二、扩散电流(diffusion currents ) 在一块本征半导体的两侧通过扩散不同的杂质,
分别形成N型半导体和P型半导体。
1.1 半导体材料及其特性
Semiconductor Materials and Properties
本征半导体是一种完全纯净、结构完整的半导体。
半导体 导电特性
温敏 光敏 掺杂
1.1.1 本征半导体 Intrinsic Semiconductor
一、半导体的共价键(covalent bonds)结构
1.硅的原子结构简化模型
价电子（ valence electrons ）
+4
1.1.1 本征半导体 Intrinsic Semiconductor
1.1.2 杂质半导体
Extrinsic Semiconductor
总结：杂质半导体
N
中载流子来源于两
型
个方面：
一是由本征 激发产生的自由电 子空穴对；
另一方面是 用掺杂的方法，由 杂质原子提供的自 由电子（ N型） 或空穴（ P型）。
P 型
end
1.1.3 漂移和扩散电流
Drift and Diffusion Currents
掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。 N型半导体——掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。
P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）的半导体。
1.1.2 杂质半导体 Extrinsic Semiconductor
1. N型半导体
在N型半导体中自由
杂质
电子（Negative）是
多数载流子，它主要
由杂质原子提供；空 杂质
1.1 半导体材料及其特性
1.1.1 本征半导体 1.1.2 杂质半导体 1.1.3 漂移和扩散电流 *1.1.4 过剩载流子
1.1.1 本征半导体 Intrinsic Semiconductor
由导电能力的不同，物质可分为导体(Conductors)、 绝缘体(Insulators)和半导体(Semiconductors) 。
x1 x2 x3
电子 x3
x2
x1
空位 x1
x2
x3
结论：半导体区别于金属导体的一个重要特点:在半导体中
有自由电子和空穴两种载流子(carriers)。
1.1.1 本征半导体 Intrinsic Semiconductor
3.本征载流子浓度(intrinsic carrier concentrations) 1 T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: n = p =1.5×1010/cm3
2 本征硅的原子浓度: 5×1022/cm3
结论1：本征半导体中虽然存在两种载流子，但因 本征载流子的浓度很低，所以总的来说导电能 力很差。 结论2：本征半导体载流子浓度随着温度的升高， 增加较快，因此与温度密切相关。
end
1.1.2 杂质半导体 Extrinsic Semiconductor
在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可 使半导体的导电特性发生显著变化。
2. P型半导体
在P型半导体中
空穴(Positive)是多数 杂质 载流子，它主要由掺
杂形成；自由电子是
少数载流子， 由本征
杂质
激发形成。
1.1.2 杂质半导体 Extrinsic Semiconductor
2. P型半导体
在P型半导体中 空穴(Positive)是多数 载流子，它主要由掺 杂形成；自由电子是 少数载流子， 由本征 激发形成。
Elemental ～
Semiconductor 单质半导体
硅Si和锗Ge
半导体
Compound ～
化合物半导体
砷化镓GaAs
1.1.1 本征半导体 Intrinsic Semiconductor
根据导电能力(电阻率)的不同，物质可分为导体
(Conductors)、绝缘体(Insulators)和半导体(Semiconductors) 。
2.硅晶体共价键结构
空间四面体结构
显示共价键形成的二维晶体结构
1.1.1 本征半导体 Intrinsic Semiconductor
绝对温度 T= 0 K
1.1.1 本征半导体 Intrinsic Semiconductor
二、热激发 1.自由电子空穴对
1.1.1 本征半导体Βιβλιοθήκη Baidu
2.空穴的导电作用
本征激发形成。
1.1.2 杂质半导体 Extrinsic Semiconductor
1. N型半导体
在N型半导体中 自由电子（Negative） 是多数载流子，它主 要由杂质原子提供； 空穴是少数载流子,
由本征激发形成。
1.1.2 杂质半导体 Extrinsic Semiconductor
小结
• 本征半导体、杂质半导体 • 自由电子、空穴 • N型半导体、P型半导体
• 多数载流子、少数载流子 • 漂移电流、扩散电流
end
一、漂移电流(drift currents)
1.1.3 漂移和扩散电流
Drift and Diffusion Currents
二、扩散电流(diffusion currents ) 在一块本征半导体的两侧通过扩散不同的杂质,
分别形成N型半导体和P型半导体。
1.1 半导体材料及其特性
Semiconductor Materials and Properties
本征半导体是一种完全纯净、结构完整的半导体。
半导体 导电特性
温敏 光敏 掺杂
1.1.1 本征半导体 Intrinsic Semiconductor
一、半导体的共价键(covalent bonds)结构
1.硅的原子结构简化模型
价电子（ valence electrons ）
+4
1.1.1 本征半导体 Intrinsic Semiconductor
1.1.2 杂质半导体
Extrinsic Semiconductor
总结：杂质半导体
N
中载流子来源于两
型
个方面：
一是由本征 激发产生的自由电 子空穴对；
另一方面是 用掺杂的方法，由 杂质原子提供的自 由电子（ N型） 或空穴（ P型）。
P 型
end
1.1.3 漂移和扩散电流
Drift and Diffusion Currents
掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。 N型半导体——掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。
P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）的半导体。
1.1.2 杂质半导体 Extrinsic Semiconductor
1. N型半导体
在N型半导体中自由
杂质
电子（Negative）是
多数载流子，它主要
由杂质原子提供；空 杂质
1.1 半导体材料及其特性
1.1.1 本征半导体 1.1.2 杂质半导体 1.1.3 漂移和扩散电流 *1.1.4 过剩载流子
1.1.1 本征半导体 Intrinsic Semiconductor
由导电能力的不同，物质可分为导体(Conductors)、 绝缘体(Insulators)和半导体(Semiconductors) 。
x1 x2 x3
电子 x3
x2
x1
空位 x1
x2
x3
结论：半导体区别于金属导体的一个重要特点:在半导体中
有自由电子和空穴两种载流子(carriers)。
1.1.1 本征半导体 Intrinsic Semiconductor
3.本征载流子浓度(intrinsic carrier concentrations) 1 T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: n = p =1.5×1010/cm3
2 本征硅的原子浓度: 5×1022/cm3
结论1：本征半导体中虽然存在两种载流子，但因 本征载流子的浓度很低，所以总的来说导电能 力很差。 结论2：本征半导体载流子浓度随着温度的升高， 增加较快，因此与温度密切相关。
end
1.1.2 杂质半导体 Extrinsic Semiconductor
在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可 使半导体的导电特性发生显著变化。
2. P型半导体
在P型半导体中
空穴(Positive)是多数 杂质 载流子，它主要由掺
杂形成；自由电子是
少数载流子， 由本征
杂质
激发形成。
1.1.2 杂质半导体 Extrinsic Semiconductor
2. P型半导体
在P型半导体中 空穴(Positive)是多数 载流子，它主要由掺 杂形成；自由电子是 少数载流子， 由本征 激发形成。
Elemental ～
Semiconductor 单质半导体
硅Si和锗Ge
半导体
Compound ～
化合物半导体
砷化镓GaAs
1.1.1 本征半导体 Intrinsic Semiconductor
根据导电能力(电阻率)的不同，物质可分为导体
(Conductors)、绝缘体(Insulators)和半导体(Semiconductors) 。
2.硅晶体共价键结构
空间四面体结构
显示共价键形成的二维晶体结构
1.1.1 本征半导体 Intrinsic Semiconductor
绝对温度 T= 0 K
1.1.1 本征半导体 Intrinsic Semiconductor
二、热激发 1.自由电子空穴对
1.1.1 本征半导体Βιβλιοθήκη Baidu
2.空穴的导电作用