半导体的导电机构课件

单击此处编辑母版标题样式,19-3 半导体的导电机构,1.电子和空穴,本征半导体是指纯净的半导体。,本征半导体的导电性能在导体与绝缘体之间。,电子导电：,导带中的电子在外磁场中的定向运动。,空穴导电：,满带中存在空穴的情况下，电子在满,带内的迁移，相当于空穴沿相反方向运动。空穴,相当于带正电的粒子。,满带上的一个电子跃迁到导带后,满带中出现一个空位，称为,空穴,。,19-3 半导体的导电机构1.电子和空穴 本征半导体,电子和空穴,GaAs的扫描隧道显微镜图象,电子和空穴GaAs的扫描隧道显微镜图象,空带,满带,满带上带正电的,空穴向下跃迁也能,形成电流,这称为空,穴导电。,E,g,在外电场作用下,空穴下面能级上的电,子可以跃迁到空穴上,来,这相当于空穴向,下跃迁。,电子和空穴,空带满带 满带上带正电的Eg 在外电场作用下,电,2.杂质的影响,(1)n型半导体,四价的本征半导体,Si、Ge,等，掺入少量,五价的,杂质,元素（如,P、As,等）形成电子型半,导体,称,n,型半导体。,量子力学表明，这种掺杂后多余的电子的能,级在禁带中紧靠空带处,E,D,10,-2,eV,，极易形,成电子导电。,该能级称为,施主能级。,2.杂质的影响(1)n型半导体 四价的本征半导体 S,n,型半导体,在,n,型半导体中,空 带,满 带,施主能级,E,D,Eg,Si,Si,Si,Si,Si,Si,Si,P,空穴少数载流子,电子多数载流子,杂质的影响,n 型半导体 在n型半导体中空 带满 带施主能级EDE,(2)p型半导体,四价的本征半导体,Si、e,等，掺入少量三价的,杂质,元素(,如、Ga、n,等)形成空穴型半导体，称,p,型半导体。,量子力学表明，这种掺杂后多余的空穴的能级在禁带中紧靠满带处，,E,D,10,-2,eV,极易产生空穴导电。,该能级称,受主能级。,杂质的影响,(2)p型半导体 四价的本征半导体Si、e等，掺入,空 带,E,a,满 带,受主能级,P,型半导体,E,g,在,p,型半导体中,电子少数载流子,空穴多数载流子,Si,Si,Si,Si,Si,Si,Si,B,+,杂质的影响,空 带Ea满 带受主能级 P型半导体Eg在p型半导体中电,3.电阻率和温度的关系,电阻与温度的关系,导体的电阻率随,温度的升高而,增大,。,金属,半导体的电阻率随温度的升高而急剧地,下降,。由于半导体中的电子吸收能量后，,受激跃迁到导带的数,目增多。,利用半导体的这种,性质可以制成,热敏电阻,。,半导体,3.电阻率和温度的关系电阻与温度的关系 导体的电,4.半导体的光电导现象,半导体在光照射下，电子吸收能量后，向导带跃迁。导电能力会增大，这种现象又称为,内光电效应,。,利用半导体的光电导现象可以制成,光敏电阻,。,4.半导体的光电导现象 半导体在光照射下，电子,5.p-n结,使p型半导体和n型半导体相接触，或在本征半导体两端各掺入施主杂质和受主杂质，它们交界处的结构称为,p-n结,。,P区空穴多电子少，n区电子多空穴少，因此p区中的空穴将向n区扩散，n区的电子将向p区扩,散，在交界处形成正负电荷的积累层，在p区的一,侧带负电，在n区的一侧带正电，这一电偶层形成,的电场将遏止电子和空穴的继续扩散，最后达到,动态平衡。,在p-n结处形成一定的电势差 。,5.p-n结 使p型半导体和n型半导体相接触,p-n 结,p,n,p,n,P-n结,P-n结的能带情况,p-n 结pnpnP-n结P-n结的能带情况,正向连接,p,n,当p-n结正,向连接时，外电,场方向与p-n结,中的电场方向相,反，结中电场减,弱，势垒降低，,扩散增强，形成,正向电流。,p-n 结,正向连接pn 当p-n结正p-n 结,当p-n结反向连接,时，外电场方向与p-n,结中的电场方向相同，,结中电场增强，势垒,升高，少数载流子在,电场作用下移动形成,反向电流。,n,p,反向连接,p-n 结,当p-n结反向连接np反向连接p-n 结,P-n结的伏安特性,P-n结具有单向导电性，在电路中可以起,到整流作用。,p-n 结,P-n结的伏安特性 P-n结具有单向导电性,P-n结的伏安特性,P-n结具有单向导电性，在电路中可以起到整流作用。,p-n 结,P-n结的伏安特性 P-n结具有单向导电性,