PN結(jié)的機理與特性

發(fā)布時間:2023-11-11
半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性:導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體(如銅、鐵等)與絕緣體(如石頭、木頭)之間,主要有:si(硅)ge(鍺)gaas(砷化鎵)。
絕緣體:,半導(dǎo)體:。 影響半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能: 溫度、純度。
1. 本征半導(dǎo)體
半導(dǎo)體材料高度提純后的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。
以硅(si)半導(dǎo)體為例:最外層有4個電子,受原子核的束縛力最小。硅材料高度提純后,其原子結(jié)構(gòu)排列的十分整齊。
本征半導(dǎo)體的電特性:硅單晶體的原子結(jié)構(gòu)排列的非常整齊;每個原子外層的四個電子與相鄰四周的原子外層電子形成穩(wěn)定的共價鍵結(jié)構(gòu);絕對零度時,價電子無法爭脫本身原子核束縛,此時本征半導(dǎo)體呈現(xiàn)絕緣體特性;在室溫下,本征半導(dǎo)體非常容易受熱激發(fā)產(chǎn)生電子—空穴對;這時的載流子濃度稱本征濃度,。本征濃度隨溫度的上升而增大,所以本征載流子濃度是溫度的函數(shù)。
常溫下,本征硅中自由電子的濃度或空穴的濃度為硅原子濃度的3萬億分之一。所以本征硅的導(dǎo)電能力是很弱的。自由電子和空穴總是成對出現(xiàn),稱為電子空穴對。電子空穴對的產(chǎn)生稱為本征激發(fā)(熱激發(fā))。
在本征硅中,自由電子作為攜帶負電荷的載流子參加導(dǎo)電??昭ㄒ部梢钥闯墒菙y帶正電荷的載流子(因二種載流子參加導(dǎo)電,所以,稱雙極型器件)。出現(xiàn)空穴后,共價鍵中的價電子就較易填補到這個空位上,過程的持續(xù)進行,相當(dāng)于空穴在晶體中移動。
在本征激發(fā)的同時,自由電子受原子核的吸引還可能重新回到共價鍵中,稱為復(fù)合。在一定溫度下,電子空穴對的熱激發(fā)與復(fù)合達到動態(tài)平衡,電子空穴對維持一定的濃度。
2. 雜質(zhì)半導(dǎo)體
為了提高半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力,摻入某些微量的有用元素作為雜質(zhì),稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。
(1) n型半導(dǎo)體:在本征半導(dǎo)體中摻入磷、砷等五價元素。由于摻入量極微,所以硅的原子結(jié)構(gòu)基本不變,只是某些硅原子被雜質(zhì)替代了。該原子除外層的四個電子與相鄰四個硅原子組成穩(wěn)定的共價鍵結(jié)構(gòu)外,仍多出一個電子,所以,摻雜后的電子數(shù)已遠遠地超過由熱激發(fā)而產(chǎn)生的電子數(shù)。因此,摻雜后半導(dǎo)體中電子為多子,空穴為少子。稱電子型半導(dǎo)體或n型半導(dǎo)體。
n型半導(dǎo)體中的電子濃度為:其中:nd稱施主原子(為摻雜原子數(shù))。雜質(zhì)多余的自由電子非常容易失去,從而使雜質(zhì)原子變成帶正電的正離子。
(2) p型半導(dǎo)體:在本征半導(dǎo)體中摻入微量硼、鎵等三價元素。由于摻入量極微,所以硅的原子結(jié)構(gòu)基本不變,只是某些硅原子被雜質(zhì)替代了。該原子除外層的三個電子與相鄰四個硅原子組成共價鍵結(jié)構(gòu)外,還缺一個電子,留下一個空穴。所以,摻雜后的空穴數(shù)已遠遠地超過由熱激發(fā)而產(chǎn)生的空穴數(shù)。因此,摻入三價元素后半導(dǎo)體中的空穴為多子,電子為少子。稱空穴型半導(dǎo)體或p型半導(dǎo)體。
在p型半導(dǎo)體中的空穴濃度為:,其中:稱受主原子(為摻雜原子數(shù))。
雜質(zhì)留下的空穴,非常容易從其它地方的電子來補充,,從而使雜質(zhì)原子變成帶負電的負離子。
可以證明:在熱平衡的條件下,一種半導(dǎo)體中的二種載流子的乘積是一定的,與所摻雜質(zhì)無關(guān)。說明在半導(dǎo)體中,摻入雜質(zhì)越多,少子越少。
n型半導(dǎo)體中的少子濃度:
p型半導(dǎo)體中的少子濃度:
3. 半導(dǎo)體中載流子的運動
在半導(dǎo)體中,載流子有多種運動。但電子載流子與空穴載流子產(chǎn)生的運動形成的電流方向一致。
載流子的擴散運動—由濃度差引起。載流子由濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域運動。
擴散電流:
載流子的漂移運動—電場作用下載流子的定向運動, 電子逆電場方向運動,空穴順電場方向運動。漂移運動引起的電流稱漂移電流。
復(fù)合運動——載流子在運動過程中,電子和空穴相遇而消失。
愛因斯坦方程:擴散和漂移都滿足熱動力現(xiàn)象,而擴散常數(shù)d和遷移率m可用愛因斯坦方程表示:。
, 其中:k—波爾茲曼常數(shù)(焦爾/k);t—絕對溫度(k);q—電子電荷量(庫侖)。
上一個:二進制計數(shù)器原理
下一個:小米4怎么關(guān)掉拍照聲音,小米四怎樣關(guān)閉相機聲音

canongate
德國eurotherm顯示控制器
園林綠化植物設(shè)計的四大原則
LR2512-2AR020D4,旺詮合金2512 20mΩ ±0.5% 1.5W
全民大灌籃官網(wǎng)(全民大灌籃手游下載)
什么是中文域名?注冊中文域名多少錢?
抗硫化電阻器是否能夠代替普通電阻?
oppr7內(nèi)存卡怎么裝,oppor7sm怎么裝內(nèi)存卡
長虹pad(長虹平板電視使用說明)
windows phone怎么刪除聯(lián)系人,怎么刪除聯(lián)系人
十八禁 网站在线观看免费视频_2020av天堂网_一 级 黄 色 片免费网站_绝顶高潮合集Videos