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半导体器件是现代电子电路的重要组成部分。本章简要地介绍半导体的基础知识,讨论半导体的核心环节—PN结,阐述了半导体二极管、双极性晶体管(BJT)和场效应管(FET)的工作j6股份有限公司原理、特性曲线和主要参数以及二极管基本电路和分析方法。对晶闸管和集成电路中的元件也进行了简要介绍。
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典型的元素半导体有硅Si和锗Ge ,此外,还有化合物半导体砷化镓GaAs等。
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本征半导体:化学成分纯净、结构完整的半导体。它在物理结构上呈j6股份有限公司单晶体形态。
半导体的导电性能是由其原子结构决定的,就元素半导体硅和锗而言,其原子序数分别为14和32,但它们有一个共同的特点:即原子最外层的电子(价电子)数均为4,。
:受温度、光照等环境因素的影响,半导体共价键中的价电子获得足够的能量而挣脱共价键的束缚,成为自由电子的现象,称之为本征激发(热激发)()。
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电子空穴对:由本征激发(热激发)而产生的自由电子和空穴总是成对出现的,称为电子空穴对。所以,在本征半导体中: ni=pi (ni-自由电子的浓度;pi-空穴的浓度)。
K1—常数,10-6K-3/2/cm3,10-6 K-3/2/cm3 ;T—热力学温度;EGO—禁带宽度,, ;k—波耳兹曼常数, 10-5 eV/K。(e—单位电荷,eV=J)
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:。从图中可以看出,空穴可以看成是一个带正电的粒子,和自由电子一样,可以在晶体中自由移动,在外加电场下,形成定向运动,从而产生电流。所以,在半导体中具有两种载流子:自由电子和空穴。
(1)两种载流子的产生与复合,在一定温度下达到动态平衡,则ni=pi的值一定;
(2)ni与pi 的值与温度有关,对于硅材料,大约温度每升高8oC,ni 或pi 增加一倍;对于锗材料,大约温度每升高12 oC,ni 或pi 增加一倍。
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杂质半导体:在本征半导体中参入微量的杂质形成的半导体。根据参杂元素的性质,杂质半导体分为P型(空穴型)半导体和N型(电子型)半导体。由于参杂的影响,会使半导体的导电性能发生显著的改变。
:在本征半导体中参入微量三价元素的杂质形成的半导体,。常用的三价元素的杂质有硼、铟等。
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受主杂质:因为三价元素的杂质在半导体中能够接受电子,故称之为受主杂质或P型杂质。
多子与少子:P型半导体在产生空穴的同时,并不产生新的自由电子,所以控制参杂的浓度,便可控制空穴的数量。在P型半导体中,空穴的浓度远大于自由电子的浓度,称之为多数载流子,简称多子;而自由电子为少数载流子,简称少子。