半导体基础知识

1.基本概念

本征半导体:将纯净的半导体经过一定的工艺过程制成的单晶体。

杂质半导体:在本征半导体中掺入少量合适的杂质元素。掺入五价元素(如磷),得到N型半导体(N-negative);掺入三价元素(如硼),得到P型半导体(P-positive)。

载流子:运载电荷的粒子。对本征半导体来说有两种,自由电子和空穴。

PN结:将P型半导体和N型半导体制作在同一块硅片上,在交界面形成PN结。

多子:多数载流子。N型半导体中为自由电子,P型半导体中为空穴。少子则相反。

2.PN结

2.1PN结的形成

扩散运动:由于浓度差而产生的运动。

漂移运动:在电场力作用下,载流子的运动。

半导体基础知识_第1张图片

在P区和N区交界处,在扩散作用下,如图a所示,P区的空穴向N区扩散,N区的自由电子向P区扩散。在交界面,空穴和自由电子复合,多子浓度下降,分别在P区产生负离子区,N区产生正离子区,它们是不能移动的,被称为空间电荷区,从而形成内电场随着电场强度的增强,扩散运动会受到抑制。在内电场作用下,少子产生漂移运动,并与扩散运动的多子达到动态平衡,从而形成PN结。

2.2 PN结的单向导电性

PN结两端外加电压,扩散电流不再等于漂移电流,PN结有电流通过,表现出单向导电性。

2.2.1 PN结外加正向电压处于导通状态

正极接P端,负极接N端。外电场将多数载流子推向空间电荷区,削弱电场,使扩散运动加快,漂移运动减弱。由于电源的作用,扩散运动将源源不断地进行,形成正向电流,PN结导通。

半导体基础知识_第2张图片

2.2.2 PN结外加反向电压处于截止状态

正极接N端,负极接P端。外电场使空间电荷区变宽,加强了内电场,阻止扩散运动,加剧漂移运动,形成反向电流,也称为截止电流。因为少子数目极少,即使所有少子都参与漂移运动,反向电流也极小,可忽略不计,认为处于截止状态。

半导体基础知识_第3张图片

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