第一代半导体材料

第一代半导体材料
××× 2018年3月22日
目录
❖概述 ❖第一代半导体材料 ❖第一代半导体材料性能及应用
一、概述
对于半导体而言，其带隙较窄，当温度升高或者受光照或者经过掺杂 后，半导体价带中的电子很容易就能够从价带跃迁到导带，此时半导体的 载流子数量大量增加，其导电性能也就大大增加了。因此，半导体的带隙 对半导体导电特性起决定性作用，决定了它有很多特殊的性质，而这些特 性在半导体器件和集成电路制造中起着关键作用。
2. 杂质半导体
(2)P型半导体
施主原子
多数载流子
➢P型半导体中空穴是多数载流子， 自由电子是少数载流子。 ➢杂质半导体主要靠多数载流子导电。 掺入杂质越多，多子浓越高，导电性 越越强，实现导电性可控。
三、第一代半导体材料性能及应用
1.掺杂特性
❖掺入微量的杂质（简称掺杂）能显著地改变半导体的导 电能力。杂质含量改变能引起载流子浓度变化，实现半 导体导电性能的可控性。 ❖制成P型或N型半导体
❖光敏电阻( photosensitive resistance)。用途:光控开 关，自动控制。
4.光生伏特效应
❖光生伏特:光照在PN结上，产生电子-空穴对，在内建电 场作用下，产生光生电势。可用于太阳能电池的制造。
太阳能电池及原理
5.整流特性
❖整流:半导体电阻率与所加电场方向有关。
❖硅单晶材料和晶体管的发明，硅集成电路
第一代
❖第一代半导体是“元素半导体”，典型如：硅基和锗基 半导体，其中以硅基半导体技术较成熟，应用也较广泛。
❖半导体五大特性∶掺杂性，热敏性，光敏性，光生伏特 特性，整流特性。
单晶硅棒
硅晶圆片
ຫໍສະໝຸດ Baidu
基于硅材料电子产品
二、第一代半导体材料
1.本征半导体
❖本征半导体：纯净的单晶半导体 以单晶硅为例：
受热激发
的研制成功，导致了电子工业革命。
二极管的伏安特性
晶体二级管 三级管
大规模集成电路
信息时代
2.温度特性
❖温度特性:半导体的导电能力随温度升高而迅速增加，不 同于金属的正的电阻温度系数。
❖热敏电阻( thermosensitive resistance)。用途:电子 线路元件的温度补偿或专用检测元件
3.光电导特性
❖光电导现象:半导体导电能力随光照而发生变化。例如半 导体硒，它的电阻值有随光强的增加而急剧减小的现象。
❖半导体中载流子：自由电子和空穴。一定温度下自由电子 和空穴的浓度达到一定，形成动态平衡。
2. 杂质半导体
❖杂质半导体:掺入杂质的本征半导体。
(1)N型半导体
多数载流子
➢N型半导体中,自由电子是多 数载流子，空穴是少数載流子。
➢N型半导体主要靠自由电子导电， 掺入杂质越多，自由电子浓度越 高，导电性越强。