文章目錄
- 第1章 常用半導體器件
- 一、什么是半導體？
- 二、什么是本征半導體？
- 1.定義
- 2.結構
- 3.性能及特點
- 三、什么是雜質半導體？
- 1.定義
- 2.分類
- 2.1 N型半導體
- 2.2 P型半導體
- 總結
第1章 常用半導體器件
本文僅為模擬電路學習筆記流，僅供參考，詳見《模擬電子技識訓礎(第五版)》
提示：以下是本篇文章正文內容，下面案例可供參考
一、什么是半導體？
首先，需要知道物質的導電性能是由其原子結構決定的，正如：經濟基礎決定上層建筑，
類比其他物質，我們熟知的有：導體、絕緣體材料，
導體：通常是由低價元素組成，外層價電子容易擺脫原子核的束縛，導電性能最好；
絕緣體：通常是由高價元素組成，外層價電子極易受到原子核的束縛，導電性能最差，
因此，半導體：通常是四價元素組成，導電性能介于導體和絕緣體之間，
本征半導體是半導體的一種，接下來介紹本征半導體，
二、什么是本征半導體？
1.定義
純凈半導體經過一定的工藝程序制造成的單晶體，即為本征半導體，
以上定義基本是從書上照搬來的，但是需要注意一點：本征半導體并不完全等同于純凈半導體，而是經過工藝加工得到的晶體結構，
2.結構
要理解本征半導體的結構，首先要理解其晶體結構，根據個人理解，總結如下：
(外層)價電子+(內層)原子核–>1個原子–>多個原子–>單個晶體
例如：4價原子和3價原子的符號示意圖如下所示
3.性能及特點
由于本征半導體本身的晶體結構特點，引申出值得人們研究的特點，比如：
共價鍵：晶體中的相鄰原子之間離的很近，因此外層價電子落入相鄰的原子軌道形成共用電子，這樣的結構稱為共價鍵結構，
由于本征半導體本身容易受到溫度的影響，引申出的特點，如：
自由電子：本征半導體受到熱激發，外層價電子得到能量后擺脫共價鍵的束縛，成為自由電子；
空穴 ：自由電子離開共價鍵后留下的空位置稱為空穴，
自由電子-空穴對：本征半導體中，自由電子和空穴總是成對出現的，兩者濃度總是相等，
載流子：運載電荷的粒子都稱為載流子（例如：自由電子帶負電荷，空穴帶正電荷，它們都屬于載流子）
載流子的運動：
本征激發：半導體受到熱激發形成自由電子-空穴對的現象；
復合：自由電子運動程序中填補空穴的位置，使得兩者消失的現象，
載流子濃度與溫度的關系：
本征半導體中，載流子的濃度是環境溫度的函式，
a、溫度一定時，載流子濃度一定，自由電子和空穴濃度相等，達到動態平衡；
b、溫度升高時，載流子濃度增大，導電性能增強，
三、什么是雜質半導體？
1.定義
在純凈硅晶體中摻雜少量雜質元素，使其替換原晶體中的原子所形成的半導體，
2.分類
2.1 N型半導體
(N-Negative，多數載流子是自由電子帶負電)
定義：在純凈硅晶體中摻雜五價元素(如：磷P)，使其替換原硅原子，形成N型半導體，
以上定義基本是從書上照搬來的，但是需要注意一點書本都是以磷這個五價元素作為參考，實際N型半導體除了磷元素也有摻雜其他元素型別，
結構：由于五價元素外層有五個價電子，除了與相鄰硅原子形成共價鍵外，還有一個電子，如下圖所示：
Ps：為什么N型半導體的多數載流子是自由電子？
常溫下，由于熱激發，雜質原子多出的一個電子得到少量能量很容易就成為自由電子，
多數載流子:自由電子(濃度高)，少數載流子:空穴(濃度低)
特點：N型半導體的摻雜濃度越高，多數載流子的濃度也越高，導電性能也越好，
2.2 P型半導體
(P-Positive，多數載流子是空穴帶正電)
定義：在純凈硅晶體中摻雜三價元素(如：硼B)，使其替換原硅原子，形成P型半導體，
以上定義基本是從書上照搬來的，但是需要注意一點書本都是以硼這個三價元素作為參考，實際N型半導體除了硼元素也有摻雜其他元素型別，
結構：由于三價元素外層有三個價電子，除了與相鄰硅原子形成共價鍵外，還有一個空位，如下圖所示：
Ps：為什么P型半導體的多數載流子是空穴？
當硅原子的外層電子填補該空位后，就會在其原來的共價鍵留下一個空穴，
多子:空穴(濃度高)，少子:自由電子(濃度低)
特點：P型半導體的摻雜濃度越高，多數載流子的濃度也越高，導電性能也越好，
***(1)雜質半導體的摻雜濃度越高，多子濃度越高，復合得越多，少子的濃度越低，導電性能越好，
***(2)雜質半導體中的多數載流子濃度取決于摻雜濃度，因此不太受溫度的影響；而少數載流子是由本征激發產生的，因此容易受到環境溫度的影響，影響半導體的性能，
總結
以上就是今天要講的內容，本文僅僅簡單介紹了半導體的基本概念和本征半導體、雜質半導體的基本概念和基本特點，
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