半导体器件基本原理
半导体的基本原理与应用
半导体的基本原理与应用在现代科技领域中，半导体技术作为一种重要的技术手段，广泛应用于电子设备、通信领域、光电子学等众多领域。
本文将介绍半导体的基本原理以及其在各个应用领域的应用。
一、半导体的基本原理半导体是介于导体和绝缘体之间的材料，其电导率介于两者之间。
半导体的电导率可以被外界环境或电磁场的改变所调控，具有可控性很强的特点。
半导体的基本原理有以下几个方面：1. 带隙：半导体的带隙是指能带中能量最高的不可占用能级与能带中能量最低的可占用能级之间的能量间隔。
半导体的带隙决定了其导电性质，一般分为直接带隙和间接带隙两种。
2. 杂质掺杂：半导体通过在其晶体结构中引入少量杂质，掺入一些外来的原子，从而改变其导电性能。
掺杂可以分为施主型掺杂和受主型掺杂两种，分别提高或降低材料的导电性能。
3. PN结：PN结是半导体器件中常见的结构，由两种掺杂类型不同的半导体材料接触而成。
PN结具有单向导电性，形成了半导体器件中重要的基础元件。
二、半导体的应用领域1. 电子设备：半导体技术在电子器件领域中有着广泛应用。
如晶体管、场效应管、二极管等都是基于半导体的器件，广泛应用于计算机、电视、手机等电子设备中。
半导体的小尺寸、低功耗以及高可靠性是其在电子设备中应用的重要原因。
2. 光电子学：半导体材料在光电转换中有着重要作用。
通过对半导体材料施加电场或光照，可以将电能转换为光能，实现光电转换效应。
例如，太阳能电池就是利用半导体材料将光能转化为电能的典型应用。
3. 通信领域：半导体技术在通信领域中发挥着至关重要的作用。
光纤通信系统利用半导体激光器将信号转换为光脉冲，并通过光纤传输实现远距离高速通信。
半导体材料的选择和应用直接影响通信系统的传输性能和稳定性。
4. 工业自动化：半导体器件在工业自动化领域中被广泛应用。
通过应用半导体材料制作的传感器、控制器等设备，可以实现对工业过程的实时监测和自动控制，提高生产效率和产品质量。
5. 医疗科技：半导体技术在医疗科技领域也有重要应用。
半导体物理与器件的基本原理解析
半导体物理与器件的基本原理解析半导体是一种能够在一定条件下既能导电又能绝缘的物质，因其在电子学领域的广泛应用而备受关注。
本文将对半导体物理及器件的基本原理进行解析，为读者提供更全面的了解。
一、半导体物理基础1. 原子结构半导体是由原子构成的，涉及到原子的结构和性质非常重要。
原子包含了原子核和绕核运动的电子。
每个原子都有自己的特定电子结构和能级分布。
2. 能带理论能带理论是解释电子在固体中运动的模型。
根据能带理论，固体的电子能级可以分为多个能带，其中最高填充的被称为价带，最低未被填充的被称为导带。
价带与导带之间的能量间隙称为禁带宽度。
3. 共价键与禁带在半导体中，原子通过共价键形成晶体。
共价键是由原子之间的电子互相共享形成的。
晶体中的共价键形成了价带，而禁带宽度是导带和价带之间的能隙。
二、半导体器件原理解析1. P-N 结P-N 结是最基本也是最重要的半导体器件。
它由一片N型半导体和一片P型半导体组成。
在P-N 结中，P型半导体中的空穴与N型半导体中的电子发生重组，产生了一个空穴-电子对。
这种特殊的结构和电子重组现象使得P-N 结具有二极管特性。
2. 二极管二极管是一种基本半导体器件，它由P-N 结组成。
二极管具有一个P型区域和一个N型区域，其中P型区域为阳极，N型区域为阴极。
正向偏置时，电流可以流过二极管；反向偏置时，电流无法通过二极管。
3. 晶体管晶体管是一种用来放大和开关电信号的半导体器件。
它由三个区域构成：发射极（Emitter）、基极（Base）和集电极（Collector）。
晶体管的工作原理是通过外加电压控制基区的电流，从而控制集电极和发射极之间的电流流动。
4. MOSFETMOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）是一种常见的半导体器件，用于放大和开关电信号。
MOSFET由金属栅极、绝缘层和半导体通道构成。
通过改变栅极电压，可以控制通道中的电流。
5. 整流器整流器是一种将交流电转换为直流电的设备。
半导体的工作原理
半导体的工作原理半导体是一种材料，其工作原理基于其特殊的电子能级结构和导电性质。
半导体的原子结构类似于晶体结构，但其电子能级分布具有较小的能隙。
在纯净的半导体中，其电子能级被填满，带电的电子与正电荷的原子核相互吸引而保持稳定。
当外部某种条件影响下，例如施加电场或加热，半导体中的电子将被激发，跃迁到较高的能级或离开原子。
半导体中的电子行为可通过以下两种方式解释：1. 带电的电子：当半导体中的某些原子减少了电子，就会出现阳离子空穴（空位）。
这些空穴可以看作带正电的“粒子”，并具有与电子相反的电荷。
空穴在半导体中以一种类似于正电子的方式运动，可以传导电流。
2. 杂质的掺入：半导体中添加一些杂质原子，可以改变其导电性质。
通过掺入杂质，半导体的电子能级结构发生变化，形成额外的能级，称为“杂质能级”。
这些额外的能级可用于电子的传导，从而增加了半导体的导电能力。
根据杂质的种类和掺入量的不同，半导体可以分为N型半导体和P型半导体。
在一个典型的半导体器件中，如二极管或晶体管，N型半导体与P型半导体相接触形成PN结。
PN结的形成会导致电子在P区向N区的扩散，而空穴则从N区向P区扩散。
当电子和空穴相遇后，它们将发生再结合，这导致了PN结的两侧形成空间电荷区域。
这个空间电荷区域在无外部电压作用下阻止了电流的流动。
通过施加外部电压，可以改变PN结的导电行为。
当外部电压为正极性时，即P区连接正电压，N区连接负电压，电子和空穴被推向PN结，形成电流。
这种情况下，PN结被认为是“正向偏置”的。
相反，当外部电压为负极性时，即P区连接负电压，N区连接正电压，电子和空穴被推开，电流无法通过PN 结。
这种情况下，PN结被认为是“反向偏置”的。
半导体器件的工作原理基于电子和空穴在半导体中的运动和再结合行为。
通过控制材料的特性、杂质的掺入和外部电压的施加，可以实现不同类型的半导体器件，如二极管、晶体管等，以实现各种电子功能。
半导体工作原理
半导体工作原理半导体是一种具有特殊导电性质的物质，其工作原理是通过控制电子在晶体内的运动来实现电流的流动和信号的传输。
本文将从半导体的基本结构、载流子的行为、PN结的作用以及半导体器件的应用等方面来详细介绍半导体的工作原理。
一、半导体的基本结构半导体的基本结构是由正负离子构成的晶体，其中正离子称为“空穴”，负离子称为“电子”。
半导体的原子排列非常有序，形成了一个晶体结构，使得半导体具有特殊的电学性质。
半导体可以分为P型半导体和N型半导体。
P型半导体中，掺杂了少量的三价杂质原子（如硼、铝等），使得半导体中原本的四价原子失去一个电子，形成一个空穴。
因此，P型半导体中的主要载流子是空穴。
N型半导体中，掺杂了少量的五价杂质原子（如磷、锑等），使得半导体中多出一个电子。
因此，N型半导体中的主要载流子是电子。
二、载流子的行为在半导体中，载流子的行为直接决定了电流的流动方式和特性。
当半导体中没有外加电压时，P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子会通过热运动发生扩散，从而形成电荷分布不均匀的区域。
这个区域称为PN结。
当在PN结上加上正向偏压时，P型半导体的空穴会向前推进，N 型半导体的电子会向后推进，两种载流子在PN结区域相互结合，形成一个电子和空穴的复合区域，这个区域称为耗尽层。
在耗尽层内，电子和空穴复合并释放出能量，形成一个电场，阻碍进一步的电子和空穴的扩散。
当在PN结上加上反向偏压时，P型半导体的空穴会被引向N型半导体，N型半导体的电子会被引向P型半导体。
这样，PN结两侧的载流子会被电场阻止，形成一个无法通过的屏障，这个屏障称为势垒。
三、PN结的作用PN结是半导体器件中最基本的结构，具有重要的作用。
在二极管中，PN结的作用是实现电流的单向导通。
当二极管的正向偏压大于势垒电压时，电子和空穴能够克服势垒，通过PN结，形成电流的流动。
而当二极管的反向偏压大于势垒电压时，PN结的势垒会变得更高，电子和空穴无法克服势垒，电流无法通过，实现了电流的截止。
半导体器件原理课程
半导体器件原理课程一、引言半导体器件是现代电子技术的基础，广泛应用于各个领域，如通信、计算机、医疗设备等。
半导体器件原理课程是电子工程类专业中的一门重要课程，旨在培养学生对半导体器件的原理和工作方式的深入理解。
本文将详细介绍半导体器件的基本原理及其在电子技术中的应用。
二、半导体器件的基本原理1. 半导体材料半导体器件的核心是半导体材料，如硅(Si)和锗(Ge)等。
相比于导体和绝缘体，半导体材料的导电能力介于两者之间，具有一定的电导率。
其导电性质可以通过掺杂来调节，分为N型和P型两种。
N型半导体通过掺杂少量五价元素(如磷)来增加自由电子的数量；P型半导体通过掺杂少量三价元素(如硼)来增加空穴的数量。
2. PN结PN结是半导体器件中最基本的结构，由N型半导体和P型半导体的结合而成。
在PN结的接触面上会形成一个耗尽区，也称为空间电荷区。
空间电荷区内的自由电子和空穴会发生复合，形成一个电势垒。
当外加电压使得P区的电势高于N区时，电势垒会减小，电子和空穴容易通过，形成正向偏置；当外加电压使得P区的电势低于N区时，电势垒会增大，电子和空穴难以通过，形成反向偏置。
3. 半导体器件的工作原理半导体器件主要有二极管、晶体管和场效应晶体管等。
以二极管为例，当二极管处于正向偏置时，电流可以流通，二极管呈导通状态；而当二极管处于反向偏置时，电流无法流通，二极管呈截止状态。
晶体管和场效应晶体管则通过控制输入电流来调节输出电流，实现信号放大的功能。
三、半导体器件的应用1. 二极管二极管是最简单的半导体器件之一，广泛应用于电源逆变、信号检测、光电转换等领域。
在电源逆变中，二极管可以将交流电转换为直流电；在信号检测中，二极管可以实现信号的整流和解调；在光电转换中，二极管可以将光能转化为电能。
2. 晶体管晶体管是一种三极管，包括发射极、基极和集电极。
晶体管具有放大作用，可以将微弱的输入信号放大为较大的输出信号。
晶体管广泛应用于放大器、开关、振荡器等电子设备中。
半导体器件的工作原理和应用场景
半导体器件的工作原理和应用场景半导体器件是现代电子技术的重要组成部分，广泛应用于计算机、通信、医疗、军事、工业等领域。
它通过控制电子的流动来实现各种功能，是现代电子设备的核心元器件。
本文将对半导体器件的工作原理和应用场景进行详细介绍。
一、半导体器件的工作原理半导体器件是一种能够控制电流的元器件，其工作原理基于半导体材料的电学性质。
半导体材料是指在温度较低时导电能力比金属差，而又比绝缘材料好的一类物质。
常见的半导体材料有硅(Si)、锗(Ge)等。
半导体器件的工作基础是PN结。
PN结的制备是将半导体材料中掺杂不同种类的杂质，形成N型和P型两个区域。
N型区域中的杂质能提供自由电子，P型区域中的杂质能提供空穴。
两个区域接触的位置就形成了PN结。
PN结具有电子流从P区到N区时好，从N区到P区时难的特性。
当PN结接受到一个正向电压时，电子就流向P区，空穴流向N区，导通状态就建立了；当PN结接受到一个反向电压时，电子则被挤向N区，空穴被挤向P区，此时就会出现堵塞状态。
常见的半导体器件有二极管、晶体管和集成电路等。
二极管是由PN结组成，具有单向导电性；晶体管可以通过控制一个电极上的电流，从而使另外一个电极的电流变化；集成电路则是在单个芯片上集成了多个器件的电路，实现各种功能。
二、半导体器件的应用场景1.计算机领域半导体器件在计算机领域功不可没。
计算机的中央处理器芯片大多采用集成电路，由上千万甚至上亿个晶体管组成。
晶体管的主要作用是控制电流的流动，实现逻辑运算、计算、存储等功能。
同时，半导体随机存储器芯片（SRAM）和动态随机存储器芯片（DRAM）等也是计算机不可或缺的组件。
2.通信领域随着移动通信技术的飞速发展，半导体器件在通信领域的应用也越来越广泛。
无线电频率控制器（RFIC）是一种集成了各种放大器、滤波器和信号处理器的半导体器件，用于通过无线电信号进行通讯。
智能手机、移动电视等器件都离不开RFIC的支持。
3.医疗领域半导体器件在医疗领域的应用也越来越广泛。
半导体器件的工作原理和应用
半导体器件的工作原理和应用半导体器件是现代电子技术中至关重要的组成部分，在各个领域都起到了关键作用。
本文将探讨半导体器件的工作原理和应用，并深入了解其在电子领域的重要性。
一、半导体器件的工作原理半导体器件的工作原理是基于半导体材料特殊的电学性质。
它主要依靠两种半导体材料之间的p-n结构来实现电流的控制和放大。
1. p-n结构p-n结构是指半导体材料分为两部分：p型和n型。
p型半导体是指掺杂了三价杂质的半导体，如硼（B）；n型半导体是指掺杂了五价杂质的半导体，如磷（P）。
当p型和n型半导体通过特殊工艺技术组合在一起时，形成了p-n结构。
2. 电子和空穴在p-n结构中，p型半导体中的电子浓度比空穴浓度高，而n型半导体中的空穴浓度比电子浓度高。
这种不均衡状态导致了电子和空穴的自由运动。
当p-n结构两端加上电压时，电子从n型区域流向p型区域，而空穴则相反。
这个过程形成了电流。
3. 芯片和晶体管半导体器件中，最常见的包括芯片和晶体管。
芯片是由数以千计的微小晶体管组成的集成电路。
晶体管是由三层材料构成的，包括发射极、基极和集电极。
通过对基极区域施加电压，晶体管能够控制电流的通断。
二、半导体器件的应用半导体器件凭借其独特的性能和功能，被广泛应用于各个领域。
1. 通信领域在通信领域，半导体器件被用于制造高频率的调制器和解调器，以及无线通信设备中的功率放大器。
此外，半导体器件还用于制作光纤通信系统中的激光二极管和探测器。
2. 汽车领域在现代汽车中，半导体器件被广泛应用于车载系统和电子控制单元（ECU）。
例如，半导体器件被用于发动机管理系统、车载娱乐系统和安全气囊系统等。
这些器件的使用提高了汽车的性能和安全性。
3. 医疗领域在医疗设备中，半导体器件有助于实现更高精度的监测和诊断。
例如，用于心电图仪、血压监测仪和血糖仪等设备中的传感器。
此外，半导体器件还广泛应用于医疗成像设备中的X射线和核磁共振成像系统。
4. 太阳能能源半导体器件也在太阳能能源领域发挥着重要作用。
半导体器件原理
半导体器件原理一、引言半导体器件是现代电子技术中最重要的组成部分之一。
在各种电子设备中都有广泛的应用，例如计算机、手机、电视等。
本文将详细介绍半导体器件的原理及其作用。
二、半导体材料半导体器件的基础是半导体材料，它具有介于金属与非金属之间的电导特性。
常见的半导体材料包括硅（Si）和锗（Ge）。
这些材料的原子结构中存在着被称为“能带”的能量区域，其中包含了导带和价带。
三、PN结PN结是半导体器件中的一个基本构造，由P型半导体和N型半导体的结合而成。
P型半导体含有掺杂少量的三价元素，如硼（B），使材料带正电荷；N型半导体含有掺杂少量的五价元素，如磷（P），使材料带负电荷。
当这两种半导体结合时，形成了一个PN结。
四、二极管二极管是利用PN结的特性制成的器件。
它具有只允许电流单向通过的特性。
当二极管正向偏置时，即P端连正电压，N端连负电压，PN结会变薄，电子和空穴会扩散并跨越PN结，使电流通过。
而在反向偏置时，PN结会加宽，电流无法通过。
五、晶体管晶体管是一种具有放大和开关功能的器件。
它由三个不同类型的半导体区域组成，分别是发射区（Emitter）、基区（Base）和集电区（Collector）。
晶体管的工作原理是通过控制发射区的电流来控制集电区的电流。
六、场效应晶体管（FET）场效应晶体管是另一种常见的半导体器件，它与普通晶体管相比具有更高的输入电阻和更低的功耗。
FET由一个绝缘的金属栅极和与栅极相接的半导体通道组成。
通过调节栅极电压，可以控制通道内的电流流动。
七、集成电路集成电路是将多个半导体器件集成在一块半导体芯片上的技术，它具有体积小、功耗低、性能稳定等优点。
集成电路大大提高了电子设备的集成度和功能性。
八、总结半导体器件在现代电子技术中具有举足轻重的地位。
本文简要介绍了半导体器件的原理及其常见的类型，包括二极管、晶体管、场效应晶体管和集成电路。
通过对这些器件的深入理解，我们能更好地应用于实际的电子产品中，推动科技的发展。
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tongyibin
本征半导体的本征激发
空穴
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自由电子
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+4 束缚电子
本征半导体中电子和空穴的浓度哪个更高？ 本征半导体中电子和空穴的浓度哪个更高？
tongyibin
本征半导体的导电机理
空穴的存在将吸引临近的价 电子来填补， 电子来填补，这个过程称为 复合
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价电子的移动也可以理解为 空穴反方向在迁移 空穴的迁移相当于正电荷的 移动， 移动，因此空穴也可以认为 是载流子 空穴和电子数目相等、 空穴和电子数目相等、移动 方向相反
本征半导体材料的导电性能受温度影响太大，使得 本征半导体材料的导电性能受温度影响太大， 本征半导体材料的应用受到很大限制。 本征半导体材料的应用受到很大限制。
真正广泛应用的是掺杂半导体材料。 真正广泛应用的是掺杂半导体材料。
tongyibin
N型半导体材料 型半导体材料
在本征半导体中掺入五价的磷， 在本征半导体中掺入五价的磷，由于每个磷原子 个价电子， 有5个价电子，故在构成共价键结构时将产生一 个价电子 个自由电子。 个自由电子。 电子 Si Si Si P Si Si
讲课的原则
阐述科技发展的逻辑脉络 着重电力电子器件方面基本知识 着重培养分析电力电子器件性能的能力 着重电力电子器件应用中最复杂和关键的问题 二极管和IGBT 着重锻炼应用电力电子器件的基本技能
tongyibin
教学参考书
陈冶明，《电力电子器件基础》 USING IGBT MODULES Use Gate Charge to Design the Gate Drive Circuit for Power MOSFETs and IGBT
tongyibin
物体导电性能取决于由自由电子浓度
导体原子核对电子的束缚较小，自由电子浓度高， 导电性能好； 绝缘体中大多数电子都被原子核束缚，自由电子 浓度很低，导电性能差； 半导体则介于两者之间，且易受外界因数的影响；
tongyibin
价电子
☆半导体材料原子最外层的电子由于受原子核的束缚 较小，比较容易变成自由电子－ 较小，比较容易变成自由电子－价电子 ☆现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们 现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗， 的最外层电子（价电子）都是四个。 的最外层电子（价电子）都是四个。
Ge
Si
tongyibin
本征半导体
完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为 完全纯净的、结构完整的半导体晶体， 本征半导体。 本征半导体。 在绝对0度和没有外界激发时 价电子完全被共 在绝对 度和没有外界激发时,价电子完全被共 度和没有外界激发时 价键束缚着， 价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电 粒子（ 载流子），它的导电能力为0， ），它的导电能力为 粒子（即载流子），它的导电能力为 ，相当于绝 缘体。 缘体。 随着温度的升高，价电子的 能量越来越高，越来越多的 价电子就可以摆脱共价键的 束缚，成为可以导电的载流 子－本征激发。
tongyibin
1、半导体的基本知识
容易导电的物质称为导体，金属是最常见的导体。 容易导电的物质称为导体，金属是最常见的导体。 导体 有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、 有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、 绝缘体 陶瓷、塑料和石英。 陶瓷、塑料和石英。 另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间， 另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间， 称为半导体 如锗、 半导体， 砷化镓和一些硫化物、 称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧 化物等。 化物等。
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2、PN结
在同一片半导体基片上，分别制造 型半导体和 在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和 N型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界 型半导体， 型半导体 经过载流子的扩散， 面处就形成了PN结 面处就形成了 结。 注意： 结不可能通过将 型半导体和N型半导体 结不可能通过将P型半导体和 注意：PN结不可能通过将 型半导体和 型半导体 压在一起而形成。 压在一起而形成。 怎样才能实现PN半导体的“紧密”接触？ 怎样才能实现 半导体的“紧密”接触？ 半导体的 结区域， 在“紧密”接触的PN结区域，会发生什么？ 紧密”接触的 结区域 会发生什么？
本征半导体的导电性主要取决于温度。 本征半导体的导电性主要取决于温度。
tongyibin
掺杂半导体
温度越高，本征半导体载流子的浓度越高，本征半 温度越高，本征半导体载流子的浓度越高， 导体的导电能力越强。 导体的导电能力越强。温度对半导体材料和器件性 能的影响是半导体的一大特点。 能的影响是半导体的一大特点。
tongyibin
作业（ 月 日 点 分前交 分前交） 作业（3月21日14点10分前交）
空穴到底是什么？ 1) 空穴到底是什么？ 搀杂半导体中，电子空穴还是成对产生的吗？ 2) 搀杂半导体中，电子空穴还是成对产生的吗？ 型半导体中的自由电子多于空穴， 3) N型半导体中的自由电子多于空穴，P型半导体中 的空穴多于自由电子，是否N型半导体带负电， 的空穴多于自由电子，是否N型半导体带负电，P 型半导体带正电？ 型半导体带正电？ 型半导体中是否存在“ 电荷或是静电场？ 4) P、N型半导体中是否存在“净”电荷或是静电场？
正偏置→外电场削弱内电场 耗尽区电荷减少 耗尽区（空间电荷区） 正偏置 外电场削弱内电场→耗尽区电荷减少 耗尽区（空间电荷区）变 外电场削弱内电场 耗尽区电荷减少→耗尽区 窄 P区空穴在外电场的驱动下不断穿越耗尽区进入 区，而N区电子也在外电 区空穴在外电场的驱动下不断穿越耗尽区进入N区 区空穴在外电场的驱动下不断穿越耗尽区进入 区电子也在外电 场的驱动下不断穿越耗尽区进入P区 从而形成电流。 场的驱动下不断穿越耗尽区进入 区，从而形成电流。
tongyibin
P型半导体材料
• 在本征半导体中掺入三价的，由于每个硼原子有3 在本征半导体中掺入三价的，由于每个硼原子有 个价电子， 个价电子，故在构成共价键结构时将产生一个空 穴。 空穴 Si Si Si B Si Si Si
+
B
tongyibin
•这种以空穴导电作为主要导电方式的半导体称为 这种以空穴导电作为主要导电方式的半导体称为 空穴型半导体或P（ 空穴型半导体或 （Positive）型半导体。多数载 ）型半导体。 流子为空穴。 流子为空穴。
tongyibin
第2章 半导体器件基本原理 章
半导体的基本知识 PN结及半导体二极管 PN结及半导体二极管 ×特殊二极管
tongyibin
本章的学习要求
半导体“神奇”的性能是如何形成的？ 半导体材料为什么要使用搀杂工艺？ P型和N型半导体内是否具有静电场？ 在PN结区域到底发生了什么，使得PN结具有单 向导电性？ PN结特性会受到什么环境因素的影响？
tongyibin
课 堂 讨 论
1、为什么PN结不可能通过将 型半导体和N型半导体压 、为什么 结不可能通过将P型半导体和 型半导体压 结不可能通过将 型半导体和 在一起而形成？ 在一起而形成？ 2、当按照上述描述形成耗尽区后，PN结附近是否就“安 、当按照上述描述形成耗尽区后， 结附近是否就 结附近是否就“ 分守己”了？ 分守己” 在PN结附近，存在两种趋势： PN结附近，存在两种趋势： 结附近 载流子浓度差异引起的扩散← →内部电场引起的漂移 载流子浓度差异引起的扩散← →内部电场引起的漂移 3、少数载流子的浓度是否是均匀的？ 、少数载流子的浓度是否是均匀的？ 当然不是，远离PN的地方浓度低。 PN的地方浓度低 当然不是，远离PN的地方浓度低。 4、如果在PN结的两端加上不同方向的电压，会出现什么 、如果在 结的两端加上不同方向的电压， 结的两端加上不同方向的电压 情况？ 情况？
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对比P型半导
P型和 型半导体的对比 型和N型半导体的对比 型和 掺杂材料 空穴和电子浓度 多数载流子类型 P N
3价元素 空穴浓度高 空穴
5价元素 电子浓度高 电子
tongyibin
为什么要对半导体采用搀杂工艺 1. 搀杂半导体的载流子浓度主要取决于搀杂类型 和比例，与本征激发载流子相比，受温度的影 响相对小得多，因此工作温度范围宽、性能稳 定。 2. 随着温度的升高，半导体材料的本征激发越来 越强，本征激发载流子的浓度也越来越高。 3. 当本征激发载流子浓度与搀杂载流子浓度达到 可比拟的程度时，会出现什么现象？ －－半导体材料和器件将失效 －－温度是影响电力电子器件性能的一个 －－温度是影响电力电子器件性能的一个 十分重要的环境因素
tongyibin
不同偏置条件下的PN结 不同偏置条件下的 结
正偏置： 结的P区加 区加负 正偏置：在PN结的 区加正、N区加负； 结的 区加正 区加 负偏置：在PN结的 区加负、N区加正； 负偏置： 结的P区加负 区加正 结的 区加 区加
tongyibin
PN结正偏置 结正偏置
P
外 加电场
N
－ － ＋ ＋ － ＋ － － ＋ ＋ － ＋ 内电场 － － ＋ ＋ － ＋ － － ＋ ＋ － ＋ － － ＋ ＋ － ＋
tongyibin
+
Si
P
•这种以自由电子导电作为主要导电方式的半导体 这种以自由电子导电作为主要导电方式的半导体 称为电子型半导体或N（ 称为电子型半导体或 （Negative）型半导体。 ）型半导体。 •通过掺杂，半导体材料中电子载流子数目将比本 通过掺杂， 通过掺杂 征激发的载流子多几十万倍。 征激发的载流子多几十万倍。 •掺杂激发的载流子浓度主要取决于掺杂的浓度， 掺杂激发的载流子浓度主要取决于掺杂的浓度， 掺杂激发的载流子浓度主要取决于掺杂的浓度 体材料的性能可以得到很好的控制。 体材料的性能可以得到很好的控制。 如果不考虑本征激发， 型半导体的空穴浓度 如果不考虑本征激发，N型半导体的空穴浓度 大还是电子浓度大？ 大还是电子浓度大？ 由于电子浓度高于空穴，因此 型半导体的 型半导体的多数载 由于电子浓度高于空穴，因此N型半导体的多数载 是电子。 流子是电子 流子是电子。