半導體特點有哪些?
半導體五大特性∶電阻率特性,導電特性,光電特性,負的電阻率溫度特性,整流特性。
★在形成晶體結構的半導體中,人為地摻入特定的雜質元素,導電性能具有可控性。
★在光照和熱輻射條件下,其導電性有明顯的變化。
晶格:晶體中的原子在空間形成排列整齊的點陣,稱為晶格。
共價鍵結構:相鄰的兩個原子的一對最外層電子(即價電子)不但各自圍繞自身所屬的原子核運動,而且出現在相鄰原子所屬的軌道上,成為共用電子,構成共價鍵。
自由電子的形成:在常溫下,少數的價電子由于熱運動獲得足夠的能量,掙脫共價鍵的束縛變成為自由電子。
空穴:價電子掙脫共價鍵的束縛變成為自由電子而留下一個空位置稱空穴。
電子電流:在外加電場的作用下,自由電子產生定向移動,形成電子電流。
空穴電流:價電子按一定的方向依次填補空穴(即空穴也產生定向移動),形成空穴電流。
本征半導體的電流:電子電流+空穴電流。自由電子和空穴所帶電荷極性不同,它們運動方向相反。
載流子:運載電荷的粒子稱為載流子。
導體電的特點:導體導電只有一種載流子,即自由電子導電。
本征半導體電的特點:本征半導體有兩種載流子,即自由電子和空穴均參與導電。
本征激發:半導體在熱激發下產生自由電子和空穴的現象稱為本征激發。
復合:自由電子在運動的過程中如果與空穴相遇就會填補空穴,使兩者同時消失,這種現象稱為復合。
動態平衡:在一定的溫度下,本征激發所產生的自由電子與空穴對,與復合的自由電子與空穴對數目相等,達到動態平衡。
載流子的濃度與溫度的關系:溫度一定,本征半導體中載流子的濃度是一定的,并且自由電子與空穴的濃度相等。當溫度升高時,熱運動加劇,掙脫共價鍵束縛的自由電子增多,空穴也隨之增多(即載流子的濃度升高),導電性能增強;當溫度降低,則載流子的濃度降低,導電性能變差。
結論:本征半導體的導電性能與溫度有關。半導體材料性能對溫度的敏感性,可制作熱敏和光敏器件,又造成半導體器件溫度穩定性差的原因。
雜質半導體:通過擴散工藝,在本征半導體中摻入少量合適的雜質元素,可得到雜質半導體。
N型半導體:在純凈的硅晶體中摻入五價元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N型半導體。
多數載流子:N型半導體中,自由電子的濃度大于空穴的濃度,稱為多數載流子,簡稱多子。
少數載流子:N型半導體中,空穴為少數載流子,簡稱少子。
施子原子:雜質原子可以提供電子,稱施子原子。
N型半導體的導電特性:它是靠自由電子導電,摻入的雜質越多,多子(自由電子)的濃度就越高,導電性能也就越強。
P型半導體:在純凈的硅晶體中摻入三價元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位置,形成P型半導體。
多子:P型半導體中,多子為空穴。
少子:P型半導體中,少子為電子。
受主原子:雜質原子中的空位吸收電子,稱受主原子。
P型半導體的導電特性:摻入的雜質越多,多子(空穴)的濃度就越高,導電性能也就越強。
結論:
多子的濃度決定于雜質濃度。
少子的濃度決定于溫度。
PN結的形成:將P型半導體與N型半導體制作在同一塊硅片上,在它們的交界面就形成PN結。
PN結的特點:具有單向導電性。
擴散運動:物質總是從濃度高的地方向濃度低的地方運動,這種由于濃度差而產生的運動稱為擴散運動。
空間電荷區:擴散到P區的自由電子與空穴復合,而擴散到N區的空穴與自由電子復合,所以在交界面附近多子的濃度下降,P區出現負離子區,N區出現正離子區,它們是不能移動,稱為空間電荷區。
電場形成:空間電荷區形成內電場。
空間電荷加寬,內電場增強,其方向由N區指向P區,阻止擴散運動的進行。
漂移運動:在電場力作用下,載流子的運動稱漂移運動。
PN結的形成過程:如圖所示,將P型半導體與N型半導體制作在同一塊硅片上,在無外電場和其它激發作用下,參與擴散運動的多子數目等于參與漂移運動的少子數目,從而達到動態平衡,形成PN結。
PN結的形成過程
電位差:空間電荷區具有一定的寬度,形成電位差Uho,電流為零。
耗盡層:絕大部分空間電荷區內自由電子和空穴的數目都非常少,在分析PN結時常忽略載流子的作用,而只考慮離子區的電荷,稱耗盡層。
PN結的單向導電性
半導體特點有哪些?
2009年11月12日 10:20 www.solar-ruike.com.cn 作者:佚名 用戶評論(0)
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