第九章半导体器件
半物第九章半导体表面
f
1
2
；
Qsc QB 4 N ae 0 r f 1 2
设杂质饱和电离：
p0
Na
ni
exp
Ei0 E f kT
e f E f Ei0
f
Ei0 E f e
kT ln Na e ni
所ln Na ； ni
xd max
4 0
Na
r kT e2
ln
Na ni
VT
1 Ci
4 Nae0 s f
1 2 2 f
以后，VG>VT；近似有：Vs不变；Vs≈2Φf，xd不变，xd ≈xdmax
VG Qn QM i Vi
Vi
QB Ci
Qn Ci
所以
VG
QB Ci
Qn Ci
2 f
VT
Qn Ci
所以 Qn Ci VG VT
Qn为表面反型沟道中电子电荷面密度。
n i
exp
E E
f
i0
kT
p 0
n i
exp
E E
i0
f
kT
0
x
N型半导体，表面态为受主态，Vs<0
Ei Ei0 ( e )V ( x )
n 0
n i
exp
e f kT
p 0
n i
exp
e f kT
非简并时：
n
ni
exp
E
f kT
Ei
p
ni
exp
Ei E f kT
设内部电子、空穴浓度为n0，p0，本征费米能级为Ei0。所以，
单位面积上的原子数约为1015 cm－2，由于垂直表面处的
半导体器件与工艺(9)答辩
Ns x j 2 ln N B
1
2
Dt
扩散层Байду номын сангаас量参数
两式统一表示为：
x j A Dt
对余误差分布，
NB A 2erfc 1 N s
对高斯分布，
Ns A 2 ln N B
1 2
扩散层质量参数
方块电阻
扩散层质量参数
④分段击穿：
分段击穿也称管道型击穿。特点是在较低电压下有一击穿点，然 后电流随电压升高而线性增加。当电压继续升高到某一值时再次发生 击穿。产生的原因多是由于基片内存在局部薄弱点，如层错、位错密 度过高，光刻图形边缘不整齐，扩散层表面存在合金点等。
扩散条件的选择
扩散层质量参数与扩散条件密切相关。扩散条件选择合 适，才可能获得质量合乎要求的扩散层。扩散条件包括扩 散方法，扩散杂质源，扩散温度和时间。 （1）扩散方法的选择 扩散方法可以分为气 - 固扩散、液 - 固扩散和固 - 固扩散 三种类型。其中气-固扩散又可分为闭管扩散、箱法扩散和 气体携带法扩散；固-固扩散可分为氧化物源法和涂源法。 ■闭管扩散 特点是把杂质源和将要扩进杂质的衬底片， 密封于同一石英管内，因而扩散的均匀性、重复性较好， 扩散时受外界影响少，在大面积深结扩散时常采用这种方 法。由于密封，还能避免杂质蒸发。缺点是工艺操作繁琐， 每次扩散后都要敲碎石英管，石英管耗费大。另外，每次 扩散都要重新配源。
扩散条件的选择
（2）扩散杂质源的选择 对于硅器件平面工艺中的扩散，杂质源的选择主要应考虑： 对所选择的杂质，SiO2掩模应能起着有效的掩蔽扩散作用；在 硅中的固溶度足够高，要大于所需要的表面浓度；扩散系数的 大小要适当（如杂质扩散便于控制、不同杂质的扩散系数大小 搭配适当、已掺入的杂质在后续的热处理过程中杂质分布变化 小）。作为扩散用的杂质源，还有其他方面的要求，如纯度高， 杂质电离能小，使用方便、安全等。
固体与半导体物理-第九章 半导体中的杂质和缺陷能级
• 等电子陷阱俘获载流子后成为带电中心，这一带电中心又 能俘获另一种相反符号的载流子，形成束缚激子。这种束 缚激子在由间接带隙半导体材料制造的发光器件中起主要 作用。
• 填隙式杂质：杂质原子位于格点之间的间隙式位置。填隙 式杂质一般较小。
贵州大学新型光电子材料与技术研究所
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2. 施主杂质和施主能级（以Si、Ge为例） • V族元素（如P）进入到在Si、Ge晶体中时，与近邻原
子形成四个共价键，还有一个多余的电子，同时原子 所在处成为正电中心。 • V族元素取代Si、Ge后，其效果是形成一正电中心和一 多余的电子，多余的电子只需很小的能量即可跃迁至 导带成为自由电子。 • Si、Ge 晶体中的V族杂质能提供多余的电子，因此称 为施主杂质。存在施主杂质的半导体导电时以电子导 电为主，称n型半导体。
• 深能级测量：深能级瞬态谱仪。
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9.2 Ⅲ-Ⅴ族化合物中的杂质能级
• Ⅲ-Ⅴ族化合物也是典型的半导体，具有闪锌矿型结构，杂质进 入到半导体中，既可以占据正常格点位置成为替位式杂质，也 可以占据格点间的间隙位置成为填隙式杂质。
• 因为Ⅲ-Ⅴ族化合物中有两种不同的原子，因而杂质进入到ⅢⅤ族化合物中情况要复杂得多：杂质替位式杂质既可以取代Ⅲ 族元素的原子，也可以取代Ⅴ族元素的原子。同样，填隙式杂 质如果进入到四面体间隙位置，其周围既可以是四个Ⅲ族元素 原子，也可以是四个Ⅴ族元素原子。
• 只有当掺入原子与基质晶体原子在电负性、共价半径方面 具有较大差别时，才能形成等电子陷阱。
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• 同族元素原子序数越小，电负性越大，共价半径越小。
半导体器件知识点
半导体器件知识点半导体器件是指基于半导体材料制造的用于控制和放大电信号的电子元件。
它在现代电子技术中扮演着重要的角色，广泛应用于计算机、通信、消费电子、能源等领域。
本文将介绍与半导体器件相关的几个重要知识点。
一、半导体材料半导体器件的核心是半导体材料。
半导体是介于导体和绝缘体之间的一类材料，具有一定的导电性能。
常见的半导体材料有硅(Si)和锗(Ge)等。
它们具有禁带宽度，当外加电场或温度变化时，半导体的导电性能会发生变化。
二、PN结PN结是半导体器件中最基本的结构之一。
它由P型半导体和N型半导体的结合组成。
P型半导体中的载流子主要是空穴，N型半导体中的载流子主要是电子。
PN结的形成使得电子和空穴发生扩散运动，形成电场区域，从而产生电流。
三、二极管二极管是一种基本的半导体器件。
它由PN结组成，具有单向导电性能。
正向偏置时，电流顺利通过；反向偏置时，电流几乎无法通过。
二极管广泛用于电源电路、信号检测和电波混频等应用。
四、晶体管晶体管是半导体器件中的重要组成部分，常见的有三极管和场效应晶体管。
它可以实现电流放大和控制，是现代电子设备中的核心部件之一。
晶体管广泛应用于放大器、开关、时钟和计算机存储器等领域。
五、集成电路集成电路是将大量的晶体管、电阻、电容和其他元件集成在同一片半导体芯片上。
它具有体积小、功耗低和可靠性高的特点。
集成电路分为模拟集成电路和数字集成电路，应用于电子计算机、通信设备和消费电子产品等领域。
六、光电器件光电器件是利用光与半导体材料相互作用的器件。
常见的光电器件有光电二极管、光敏电阻、光电晶体管和光电开关等。
光电器件广泛应用于光通信、光电转换、激光器等领域。
七、功率半导体器件功率半导体器件是用于大电流和高电压应用的特殊半导体器件。
常见的功率半导体器件有晶闸管、功率二极管和功率MOSFET。
功率半导体器件广泛应用于电动车、工业控制和能源转换等领域。
八、封装技术为了保护和连接半导体芯片，需要进行封装。
半导体器件的基本知识
半导体器件的基本知识在当今科技飞速发展的时代，半导体器件已经成为了现代电子技术的核心基石。
从我们日常使用的智能手机、电脑，到各种先进的医疗设备、航空航天系统，半导体器件无处不在，深刻地影响着我们的生活和社会的发展。
那么，什么是半导体器件？它们是如何工作的？又有哪些常见的类型和应用呢？接下来，让我们一起走进半导体器件的世界，探寻其中的奥秘。
一、半导体的基本特性要理解半导体器件，首先需要了解半导体材料的特性。
半导体是一种导电性介于导体和绝缘体之间的材料，常见的半导体材料有硅（Si）、锗（Ge）等。
半导体的导电性可以通过掺杂等方式进行精确控制，这使得它们在电子器件中具有独特的应用价值。
半导体的一个重要特性是其电导特性对温度、光照等外部条件非常敏感。
例如，随着温度的升高，半导体的电导通常会增加。
此外，半导体还具有光电效应，即当半导体受到光照时，会产生电流或改变其电导特性，这一特性在太阳能电池、光电探测器等器件中得到了广泛应用。
二、半导体器件的工作原理半导体器件的工作原理主要基于 PN 结。
PN 结是在一块半导体材料中，通过掺杂工艺形成的P 型半导体区域和N 型半导体区域的交界处。
P 型半导体中多数载流子为空穴，N 型半导体中多数载流子为电子。
当P 型半导体和 N 型半导体结合在一起时，由于两种区域的载流子浓度差异，会发生扩散运动，形成内建电场。
在 PN 结上加正向电压（P 区接正，N 区接负）时，内建电场被削弱，多数载流子能够顺利通过 PN 结，形成较大的电流，此时 PN 结处于导通状态。
而加反向电压时，内建电场增强，只有少数载流子能够形成微小的电流，PN 结处于截止状态。
基于 PN 结的这一特性，可以制造出二极管、三极管等多种半导体器件。
三、常见的半导体器件1、二极管二极管是最简单的半导体器件之一，它只允许电流在一个方向上通过。
二极管在电路中常用于整流（将交流电转换为直流电）、限幅、稳压等。
例如，在电源适配器中，二极管组成的整流电路将交流市电转换为直流电，为电子设备供电。
半导体器件物理教案课件
半导体器件物理教案课件PPT第一章：半导体物理基础知识1.1 半导体的基本概念介绍半导体的定义、特点和分类解释n型和p型半导体的概念1.2 能带理论介绍能带的概念和能带结构解释导带和价带的概念讲解半导体的导电机制第二章：半导体材料与制备2.1 半导体材料介绍常见的半导体材料，如硅、锗、砷化镓等解释半导体材料的制备方法，如拉晶、外延等2.2 半导体器件的制备工艺介绍半导体器件的制备工艺，如掺杂、氧化、光刻等解释各种制备工艺的作用和重要性第三章：半导体器件的基本原理3.1 晶体管的基本原理介绍晶体管的结构和工作原理解释n型和p型晶体管的概念讲解晶体管的导电特性3.2 半导体二极管的基本原理介绍半导体二极管的结构和工作原理解释PN结的概念和特性讲解二极管的导电特性第四章：半导体器件的特性与测量4.1 晶体管的特性介绍晶体管的主要参数，如电流放大倍数、截止电流等解释晶体管的转移特性、输出特性和开关特性4.2 半导体二极管的特性介绍半导体二极管的主要参数，如正向压降、反向漏电流等解释二极管的伏安特性、温度特性和频率特性第五章：半导体器件的应用5.1 晶体管的应用介绍晶体管在放大电路、开关电路和模拟电路中的应用解释晶体管在不同应用电路中的作用和性能要求5.2 半导体二极管的应用介绍半导体二极管在整流电路、滤波电路和稳压电路中的应用解释二极管在不同应用电路中的作用和性能要求第六章：场效应晶体管（FET）6.1 FET的基本结构和工作原理介绍FET的结构类型，包括MOSFET、JFET等解释FET的工作原理和导电机制讲解FET的输入阻抗和输出阻抗6.2 FET的特性介绍FET的主要参数，如饱和电流、跨导、漏极电流等解释FET的转移特性、输出特性和开关特性分析FET的静态和动态特性第七章：双极型晶体管（BJT）7.1 BJT的基本结构和工作原理介绍BJT的结构类型，包括NPN型和PNP型解释BJT的工作原理和导电机制讲解BJT的输入阻抗和输出阻抗7.2 BJT的特性介绍BJT的主要参数，如放大倍数、截止电流、饱和电流等解释BJT的转移特性、输出特性和开关特性分析BJT的静态和动态特性第八章：半导体存储器8.1 动态随机存储器（DRAM）介绍DRAM的基本结构和工作原理解释DRAM的存储原理和读写过程分析DRAM的性能特点和应用领域8.2 静态随机存储器（SRAM）介绍SRAM的基本结构和工作原理解释SRAM的存储原理和读写过程分析SRAM的性能特点和应用领域第九章：半导体集成电路9.1 集成电路的基本概念介绍集成电路的定义、分类和特点解释集成电路的制造工艺和封装方式9.2 集成电路的设计与应用介绍集成电路的设计方法和流程分析集成电路在电子设备中的应用和性能要求第十章：半导体器件的测试与故障诊断10.1 半导体器件的测试方法介绍半导体器件测试的基本原理和方法解释半导体器件测试仪器和测试电路10.2 半导体器件的故障诊断介绍半导体器件故障的类型和原因讲解半导体器件故障诊断的方法和步骤第十一章：功率半导体器件11.1 功率二极管和晶闸管介绍功率二极管和晶闸管的结构、原理和特性分析功率二极管和晶闸管在电力电子设备中的应用11.2 功率MOSFET和IGBT介绍功率MOSFET和IGBT的结构、原理和特性分析功率MOSFET和IGBT在电力电子设备中的应用第十二章：光电器件12.1 光电二极管和太阳能电池介绍光电二极管和太阳能电池的结构、原理和特性分析光电二极管和太阳能电池在光电子设备中的应用12.2 光电晶体管和光开关介绍光电晶体管和光开关的结构、原理和特性分析光电晶体管和光开关在光电子设备中的应用第十三章：半导体传感器13.1 温度传感器和压力传感器介绍温度传感器和压力传感器的结构、原理和特性分析温度传感器和压力传感器在电子测量中的应用13.2 光传感器和磁传感器介绍光传感器和磁传感器的结构、原理和特性分析光传感器和磁传感器在电子测量中的应用第十四章：半导体器件的可靠性14.1 半导体器件的可靠性基本概念介绍半导体器件可靠性的定义、指标和分类解释半导体器件可靠性的重要性14.2 半导体器件可靠性的影响因素分析半导体器件可靠性受材料、工艺、封装等因素的影响14.3 提高半导体器件可靠性的方法介绍提高半导体器件可靠性的设计和工艺措施第十五章：半导体器件的发展趋势15.1 纳米晶体管和新型存储器介绍纳米晶体管和新型存储器的研究进展和应用前景15.2 新型半导体材料和器件介绍石墨烯、碳纳米管等新型半导体材料和器件的研究进展和应用前景15.3 半导体器件技术的未来发展趋势分析半导体器件技术的未来发展趋势和挑战重点和难点解析重点：1. 半导体的基本概念、分类和特点。
半导体工艺基础 第九章续 表面钝化
2、金属功函数、氧化硅中电荷对C-V特性的影响
§9.3 主要的钝化方法
一、集成电路钝化的一般步骤 典型集成电路制造过程中至少包含三个钝化工序步骤：
1 、衬底氧化层（特别是 MOS 集成电路中的栅氧化层）生 长过程中的钝化。
通常采用含氯氧化，或 HCl 处理氧化石英管。 2、衬底和金属化层之间或多层金属化层之间绝缘隔离氧化 层的钝化工艺。 通常采用磷硅玻璃钝化工艺，为降低回流温度，有时采用 硼磷硅玻璃钝化。 3、芯片的最终钝化层。 常采用SiO2+Si3N4(或Al2O3) 或磷硅玻璃。其中，SiO2 主要 用作为Si3N4 应力缓解层。
3、氧化物固定正电荷Qf 固定正电荷存在于SiO2中离Si-SiO2界面约20Å范围内。 （1）来源：由氧化过程中过剩硅（或氧空位）引起，其密度 与氧化温度、氧化气氛、冷却条件和退火处理有关。 （ 2 ）影响：因 Qf 是正电荷，将使 P 沟 MOS 器件的阈值增加， N道MOS器件的阈值降低；减小沟道载流子迁移率，影响MOS 器件的跨导；增大双极晶体管的噪声和漏电，影响击穿特性。 （3）控制氧化物固定正电荷的方法 （ a）氧化物固定正电荷与晶向有关： (111)>(110)>(100)， 因此MOS集成电路多采用(100)晶向。 （b）氧化温度愈高，氧扩散愈快，氧空位愈少；氧化速率 愈大时，氧空位愈多，固定电荷面密度愈大。采用高温干氧氧 化有助于降低Qf 。 （c）采用含氯氧化可降低Qf 。
0 ox Cox 式中， 是单位面积的 d
1 1 1 C Cox CD
氧化层电容，d是氧化层厚度， Cox与栅压V无关。CD 是单位 面积的半导体势垒电容。对于 确定的衬底掺杂浓度和氧化层 厚度，CD 是表面势s（也是栅 压V）的函数。因此总电容C也 是s 的函数。
第九章半导体异质结结构
第九章半导体异质结结构第九章介绍了半导体异质结结构。
半导体异质结由两种或多种不同的半导体材料组成，具有不同的能带结构和能带差。
半导体异质结具有许多特殊的物理性质和应用。
在异质结中，由于不同材料的特性差异，电子在结界面上会积聚形成电子气，形成能带弯曲现象。
这种能带弯曲会产生一些二维电子气体性质，如高电子迁移率、量子阱、量子井和量子点等。
半导体异质结结构常用的材料有Si/GaAs、GaAs/AlAs等。
这些异质结结构的制备都需要使用分子束外延(MBE)、金属有机气相沉积(MOCVD)等高精度的制备技术。
半导体异质结结构的性质和应用包括以下几个方面：1.能带偏移和势垒形成：两种不同半导体材料的相邻能带会发生偏移，从而形成一个势垒。
这个势垒可以用来限制电子和空穴的运动方向，实现电子和空穴的分离和控制，从而用于制备二极管、太阳能电池等器件。
2.量子阱和量子井：通过在半导体异质结中形成非常薄的势垒层，可以限制电子和空穴在其中一方向上的运动，形成二维或零维电子气体。
这些二维和零维电子气体被称为量子阱和量子井，具有特殊的量子效应，如量子谐振子，可以制备激光器、光电器件等。
3.量子点：在半导体异质结界面上形成三维限制的势垒结构，可以限制电子和空穴在三个方向上的运动，形成零维的量子点结构。
量子点具有量子限制效应，能够实现对电子和光的精确控制，广泛应用于激光器、光电转换器等领域。
4.型谱学研究：通过在半导体异质结中引入不同材料，可以实现特定能带结构的调控。
通过对其吸收光谱、光致发光谱、拉曼散射谱进行研究，可以了解材料的能带结构和物理性质，为半导体器件的制备和应用提供基础。
半导体异质结结构在工业和科研领域有着广泛的应用。
例如，激光器是典型的半导体异质结结构应用。
利用半导体异质结导致的能带差，可以在激光器中实现可控的电子和空穴注入和互相复合，从而产生激光输出。
激光器广泛应用于通信、医疗、显示和材料加工等领域。
此外，半导体异质结结构还在半导体光电转换器件中得到应用。
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9.1 半导体的基础知识 9.2 半导体二极管 9.3稳压管 9.4半导体三极管
第九章半导体器件
第一节 半导体基础知识
一、半导体的导电特性 物体根据导电能力的强弱可分为导体、半导体和
绝缘体三大类。凡容易导电的物质（如金、银、铜、 铝、铁等金属物质）称为导体；不容易导电的物质 （如玻璃、橡胶、塑料、陶瓷等）称为绝缘体；导电 能力介于导体和绝缘体之间的物质（如硅、锗、硒等） 称为半导体。半导体之所以得到广泛的应用，是因为 它具有热敏性、光敏性、掺杂性等特殊性能。
第九章半导体器件
＋4
＋4
＋4
自由电子
＋4
＋5
＋4
施主原子
＋4
＋4
＋4
图9-5 N型半导体的共价键结构
第九章半导体器件
在N型半导体中，原来的晶体仍会产生电子—空穴对， 由于杂质的掺入，使得自由电子数目远大于空穴数目， 成为多数载流子(简称多子)，而空穴则为少数载流子 (简称少子)。因而N型半导体以自由电子导电为主。
第九章半导体器件
结变窄
－＋
P －＋ N
－＋
外电场方向
自建场方向
正向电流（很大）
结变宽
－－＋＋ P －－＋＋ N
－－＋＋
自建场方向 外电场方向
反向电流（很小）
＋－
(a)
－＋
(b)
图9-8，9-9 PN （a）正向连接; （b）反向连接
第九章半导体器件
2）外加反向电压（PN结反向偏置） 将PN结按图9-9所示方式连接（称PN结反向偏置）。 由图可见，外电场方向与内电场方向一致，它将N区的 多子（电子）从PN结附近拉走，将P区的多子（空穴）从 PN结附近拉走，使PN结变厚，呈现出很大的阻值，且 打破了原来的动态平衡，使漂移运动增强。由于漂移运动 是少子运动，因而漂移电流很小；若忽略漂移电流，则 可以认为PN结截止。 综上所述，PN结正向偏置时，正向电流很大；PN结 反向偏置时，反向电流很小，这就是PN结的单向导电性。
第九章半导体器件
四、 PN结 1. PN结的形成 在同一块半导体基片的两边分别形成N型和P型半导 体，它们的交界面附近会形成一个很薄的空间电荷区，称 其为PN结。 PN结的形成过程如图9-7所示。
第九章半导体器件
P区
N区
耗尽层空
P
间电荷区
N
扩散运动方向
自建场
(a)
(b)
图9-7 PN结的形成
（a）多子扩散示意图
第九章半导体器件
三、 杂质半导体 在本征半导体中掺入微量的杂质元素，就会
使半导体的导电性能发生显著改变。根据掺入杂 质元素的性质不同，杂质半导体可分为P型半导 体和N型半导体两大类。
1、 N型半导体
N型半导体是在本征半导体硅中掺入微量的5价 元素（如磷、砷、镓等）而形成的，杂质原子有5个价 电子与周围硅原子结合成共价键时，多出1个价电子， 这个多余的价电子易成为自由电子，如图9-5所示。
（b）PN结的形成
第九章半导体器件
2. PN结的单向导电性
1）外加正向电压（PN结正向偏置）
给PN结加上电压，使电压的正极接P区，负极接N区 （即正向连接或正向偏置），如图9-8所示。由于PN结是 高阻区，而P区与N区电阻很小，因而外加电压几乎全部 落在PN结上。由图可见，外电场将推动P区多子（空穴） 向右扩散，与原空间电荷区的负离子中和，推动N区的多 子（电子）向左扩散与原空间电荷区的正离子中和，使空 间电荷区变薄，打破了原来的动态平衡。同时电源不断地 向P区补充正电荷，向N区补充负电荷，其结果使电路中 形成较大的正向电流，由P区流向N区。这时PN结对外呈 现较小的阻值，处于正向导通状态。
第九章半导体器件
＋4
＋4
＋4
共价键
＋4
＋4
＋4
价电子
＋4
＋4
＋4
Hale Waihona Puke 图9.2单晶硅的共价键结构
第九章半导体器件
但是，如果能从外界获得一定的能量（如光照、温 升等），有些价电子就会挣脱共价键的束缚而成为自由 电子，在共价键中留下一个空位，称为“空穴”。空穴的 出现使相邻原子的价电子离开它所在的共价键来填补这 个空穴，同时，这个共价键又产生了一个新的空穴。这 个空穴也会被相邻的价电子填补而产生新的空穴，这种 电子填补空穴的运动相当于带正电荷的空穴在运动，并 把空穴看成一种带正电荷的载流子。空穴越多，半导体 的载流子数目就越多，因此形成的电流就越大。
第九章半导体器件
第九章半导体器件
在P型半导体中，原来的晶体仍会产生电子—空穴 对，由于杂质的掺入，使得空穴数目远大于自由电子数 目，成为多数载流子(简称多子)，而自由电子则为少数 载流子(简称少子)。因而P型半导体以空穴导电为主。
综上所述，在掺入杂质后， 载流子的数目都有相当程度的增加。 因而对半导体掺杂是改变半导体导电性能的有效方法。
第九章半导体器件
在本征半导体中，空穴与电子是成对出现的，称 为电子—空穴对。其自由电子和空穴数目总是相等的。 本征半导体在温度升高时产生电子—空穴对的现象称 为本征激发。温度越高，产生的电子—空穴对数目就 越多，这就是半导体的热敏性。
在半导体中存在着自由电子和空穴两种载流子， 而导体中只有自由电子这一种载流子，这是半导体与 导体的不同之处。
（a）硅原子；（b）锗原子；（c）简化模型
第九章半导体器件
本 征 半 导 体 晶 体 结 构 示 意 图 如 图 9.2 所 示 。 由 图 9.2可见，各原子间整齐而有规则地排列着，使每个原 子的4个价电子不仅受所属原子核的吸引，而且还受相 邻4个原子核的吸引，每一个价电子都为相邻原子核所 共用，形成了稳定的共价键结构。每个原子核最外层 等效有8个价电子，由于价电子不易挣脱原子核束缚而 成为自由电子，因此，本征半导体导电能力较差。
第九章半导体器件
二、本征半导体 本征半导体是一种纯净的半导体晶体。常用的半
导体材料是单晶硅（Si）和单晶锗（Ge）。 半导体硅和锗都是4价元素，其原子结构如图
9.1(a),(b)所示。
第九章半导体器件
价电子 电子轨道
惯性核
Si ＋14
Ge ＋32
＋4 价电子
原子核
(a)
(b)
(c)
图9.1半导体的原子结构示意图
第九章半导体器件
2、 P型半导体 P型半导体是在本征半导体硅（或锗）中掺入微量的3价
元素（如硼、铟等）而形成的。因杂质原子只有3个价电子， 它与周围硅原子组成共价键时，缺少1个电子，因此在晶体 中便产生一个空穴，当相邻共价键上的电子受热激发获得能 量时，就有可能填补这个空穴，使硼原子成为不能移动的负 离子，而原来硅原子的共价键因缺少了一个电子，便形成了 空穴，使得整个半导体仍呈中性，如图9-6所示。