半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)
發(fā)布時(shí)間:2012/2/8 22:02:05 訪問(wèn)次數(shù):2528
什么是半導(dǎo)體AD534JD
物質(zhì)按導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱可分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體三大類(lèi)。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。硅(Si)和鍺(Ge)是最常用的半導(dǎo)體材料。
半導(dǎo)體之所以得到廣泛的應(yīng)用,是因?yàn)樗哂袚诫s性、熱敏性和光敏性。人們正是利用它的這些特點(diǎn)制成了多種性能的電子元器件,如半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、集成電路、熱敏元件、光敏元件等。由于用作半導(dǎo)體材料的硅和鍺必須是原子排列完全一致的單晶體,所以半導(dǎo)體管通常也稱(chēng)為晶體管。
2.本征半導(dǎo)體
不含雜質(zhì),完全純凈的半導(dǎo)體稱(chēng)為本征半導(dǎo)體。最常見(jiàn)的本征半導(dǎo)體是鍺和硅晶體,它們都是四價(jià)原子,其結(jié)構(gòu)圖如圖1-1所示:
在常溫下,共價(jià)鍵中的價(jià)電子被束縛得很緊,不能成為自由電子,因此本征半導(dǎo)體中只有大量的價(jià)電子,但卻沒(méi)有自由電子,所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能很差。肖受到光和熱外界能量時(shí),共價(jià)鍵中的價(jià)電子擺脫共價(jià)鍵的束縛跳到鍵外成為自由電子,這稱(chēng)為本征激發(fā),又稱(chēng)為熱激發(fā)。像自由電子這樣的帶電粒子稱(chēng)為載流子。價(jià)電子成為自由電子后,留下了一個(gè)空位,稱(chēng)
為空穴。這個(gè)空位處因少一個(gè)帶負(fù)電的價(jià)電子而呈正極性,所以空穴帶有一個(gè)單位的正電荷。同樣,電子帶有一個(gè)單位的負(fù)電荷。空穴是區(qū)別導(dǎo)體與半導(dǎo)體的一個(gè)重要特征,導(dǎo)體中只有自由電子,而空穴則和自由電子一樣,也是參與導(dǎo)電的一種載流子。本征激發(fā)產(chǎn)生空穴后,在其附近作熱運(yùn)動(dòng)的價(jià)電子很容易被這個(gè)正電荷所吸引,從而填補(bǔ)到這個(gè)空位上,這個(gè)電子原來(lái)的
位置又留下新的空位,這就相當(dāng)于空穴移動(dòng)了一個(gè)位置。因此,帶正電荷的空穴也能像自由電子一樣,在晶體中作熱運(yùn)動(dòng)。從圖1-1中可看出電子、空穴是作相對(duì)運(yùn)動(dòng),而且是相伴而生,成對(duì)出現(xiàn)的,所以稱(chēng)為“電子空穴對(duì)”。該電子空穴對(duì)作無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。由此可見(jiàn),在沒(méi)有外加電場(chǎng)作用時(shí),雖然導(dǎo)電性能有所加強(qiáng),但本征半導(dǎo)體不產(chǎn)生電流。當(dāng)外加電場(chǎng)時(shí),自由電子將
朝外電源正極的方向移動(dòng),產(chǎn)生電子電流;空穴將朝相反(外電源負(fù)極)方向移動(dòng),形成半導(dǎo)體中的空穴電流。雖然電子、空穴的運(yùn)動(dòng)方向不一致,但它們產(chǎn)生的電流方向是一致的,電路電流為二者之和。由于電子和空穴所帶的電量又都相等,所以本征半導(dǎo)體在外加電場(chǎng)時(shí),在導(dǎo)電性能上仍是呈中性的。
什么是半導(dǎo)體AD534JD
物質(zhì)按導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱可分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體三大類(lèi)。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。硅(Si)和鍺(Ge)是最常用的半導(dǎo)體材料。
半導(dǎo)體之所以得到廣泛的應(yīng)用,是因?yàn)樗哂袚诫s性、熱敏性和光敏性。人們正是利用它的這些特點(diǎn)制成了多種性能的電子元器件,如半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、集成電路、熱敏元件、光敏元件等。由于用作半導(dǎo)體材料的硅和鍺必須是原子排列完全一致的單晶體,所以半導(dǎo)體管通常也稱(chēng)為晶體管。
2.本征半導(dǎo)體
不含雜質(zhì),完全純凈的半導(dǎo)體稱(chēng)為本征半導(dǎo)體。最常見(jiàn)的本征半導(dǎo)體是鍺和硅晶體,它們都是四價(jià)原子,其結(jié)構(gòu)圖如圖1-1所示:
在常溫下,共價(jià)鍵中的價(jià)電子被束縛得很緊,不能成為自由電子,因此本征半導(dǎo)體中只有大量的價(jià)電子,但卻沒(méi)有自由電子,所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能很差。肖受到光和熱外界能量時(shí),共價(jià)鍵中的價(jià)電子擺脫共價(jià)鍵的束縛跳到鍵外成為自由電子,這稱(chēng)為本征激發(fā),又稱(chēng)為熱激發(fā)。像自由電子這樣的帶電粒子稱(chēng)為載流子。價(jià)電子成為自由電子后,留下了一個(gè)空位,稱(chēng)
為空穴。這個(gè)空位處因少一個(gè)帶負(fù)電的價(jià)電子而呈正極性,所以空穴帶有一個(gè)單位的正電荷。同樣,電子帶有一個(gè)單位的負(fù)電荷?昭ㄊ菂^(qū)別導(dǎo)體與半導(dǎo)體的一個(gè)重要特征,導(dǎo)體中只有自由電子,而空穴則和自由電子一樣,也是參與導(dǎo)電的一種載流子。本征激發(fā)產(chǎn)生空穴后,在其附近作熱運(yùn)動(dòng)的價(jià)電子很容易被這個(gè)正電荷所吸引,從而填補(bǔ)到這個(gè)空位上,這個(gè)電子原來(lái)的
位置又留下新的空位,這就相當(dāng)于空穴移動(dòng)了一個(gè)位置。因此,帶正電荷的空穴也能像自由電子一樣,在晶體中作熱運(yùn)動(dòng)。從圖1-1中可看出電子、空穴是作相對(duì)運(yùn)動(dòng),而且是相伴而生,成對(duì)出現(xiàn)的,所以稱(chēng)為“電子空穴對(duì)”。該電子空穴對(duì)作無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。由此可見(jiàn),在沒(méi)有外加電場(chǎng)作用時(shí),雖然導(dǎo)電性能有所加強(qiáng),但本征半導(dǎo)體不產(chǎn)生電流。當(dāng)外加電場(chǎng)時(shí),自由電子將
朝外電源正極的方向移動(dòng),產(chǎn)生電子電流;空穴將朝相反(外電源負(fù)極)方向移動(dòng),形成半導(dǎo)體中的空穴電流。雖然電子、空穴的運(yùn)動(dòng)方向不一致,但它們產(chǎn)生的電流方向是一致的,電路電流為二者之和。由于電子和空穴所帶的電量又都相等,所以本征半導(dǎo)體在外加電場(chǎng)時(shí),在導(dǎo)電性能上仍是呈中性的。
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