半导体：本征、P型、N型

N型与P型半导体

什么是N型半导体，什么是P型半导体？

N型半导体也称为电子型半导体。N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。

在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半导体。在N型半导体中，自由电子为多子，空穴为少子，主要靠自由电子导电。自由电子主要由杂质原子提供，空穴由热激发形成。掺入的杂质越多，多子（自由电子）的浓度就越高，导电性能就越强。

P型半导体也称为空穴型半导体。P型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体。

在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位子，就形成P型半导体。在P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子，主要靠空穴导电。空穴主要由杂质原子提供，自由电子由热激发形成。掺入的杂质越多，多子（空穴）的浓度就越高，导电性能就越强。

掺入的杂质越多，多子（空穴）的浓度就越高，导电性能就越强。

在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成P型半导体。在P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子，主要靠空穴导电。由于P型半导体中正电荷量与负电荷量相等，故P型半导体呈电中性。空穴主要由杂质原子提供，自由电子由热激发形成。

n型半导体就是在单晶硅中掺入5族元素杂质，多子为电子，

p型半导体是掺入3族杂质，多子为空穴。

更深入的理解是通过改变费米能级使得自由电子或空穴的占有率提升，从而改变半导体导电性能。

怎么使N型半导体变成P型半导体？什么条件下可以使N型半导体变成P型半导体？

N型半导体就是导电载流子是电子，P型半导体就是导电载流子是空穴。 N型半导体中之所以是电子导电是因为其在本征半导体基础上进行了施主掺杂（例如在本征Si中掺入5价的磷元素） 而P型半导体中之所以是空穴导电是因为其在本征半导体基础上进行了授主掺杂（例如在本征Si中掺入3价的硼元素） Si为4价 所以假设要想把磷掺杂量为X的N型半导体转为P型当然就是在此N型半导体中掺入大于X量的磷（当然具体掺杂量与工艺及材料有关） 半导体的掺杂等工艺要在超净间中进行，掺杂是半导体工艺中的一步，主要的掺杂方法有离子注入和热扩散

共有化运动:在半导体中，由于原子之间的相互作用，电子不再局限于某个原子，而是可以在整个晶体中自由运动的现象

能带特点：分裂的每一个能带称为允带。允带间的能量范围称为禁带

内层原子受到的束缚强，共有化运动弱，能级分裂小，能带窄，外层原子受束缚弱，共有化运动强，能级分裂明显，能带宽

价带是指晶体中最低能量的，能带其中的电子通常被束缚在原子或分子中，不能自由移动

导带是指晶体中能量较高的，能带其中的电子可以自由移动并参与导电

禁带是指晶体中价带和导带之间的能量区域，其中不存在允许的电子能量状态

允带是指晶体中允许电子存在的能量状态所组成的能带

本征激发：价带上的电子被激发成为准自由电子，即价带电子激发成为导带电子的过程

有效质量体现了晶格周期性势场的影响

能带底部的有效质量大于零，能带顶部的有效质量小于零

有效质量具有方向性

能带宽，有效质量小，能带窄，有效质量大

空穴:半导体中，由于电子的运动而形成的空位

满带中的电子不导电

施主杂质:为半导体材料提供导电电子的杂质

受主杂质:为半导体材料提供导电空穴的杂质

杂质电离:价电子脱离杂质原子成为自由电子的过程

施主能级：被失主杂质束缚的电子的能量状态（多余电子的杂质能级）

受主能级:被受主杂质所束缚的空穴的能量状态(多余空穴的杂质能级)

N型半导体:依靠导带电子导电的半导体

P型半导体:依靠空穴导电的半导体

浅能级杂质:施主或受主能级离导带底或价带顶很近,杂质电离能很小

深能级杂质:杂质电离能大,施主能级远离导带底,受主能级远离价带顶。

杂质的补偿作用：半导体中同时存在施主杂质和受主杂质时，施主杂质和受主杂质之间有相互抵消的作用

ND＞NA，ND-NA为有效施主浓度

ND＜NA，NA-ND为有效受主浓度

弗伦克尔缺陷:间隙，原子和空位是成对出现的

肖特基缺陷:只在晶体内形成空穴而无间隙原子

空穴和替位原子都是点缺陷

位错是线缺陷

状态密度:在能带中能量E附近，每单位能量间隔内的量子态数

模拟电子技术(模电)部分概念和公式总结

-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 1、 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。特性：热敏性、光敏性、掺杂性。

2、 本征半导体：完全纯净的具有晶体结构完整的半导体。

3、 在纯净半导体中掺入三价杂质元素，形成P型半导体，空穴为多子，电子为少子。

4、 在纯净半导体中掺入五价杂质元素，形成N型半导体，电子为多子、空穴为少子。

5、 二极管的正向电流是由多数载流子的扩散运动形成的，而反向电流则是由少子的漂移运动形成的。

6、 硅管Uon和Ube：0.5V和0.7V ；锗管约为0.1V和0.3V。

7、 稳压管是工作在反向击穿状态的： ①加正向电压时，相当正向导通的二极管。（压降为0.7V，）

②加反向电压时截止，相当断开。③加反向电压并击穿（即满足U﹥UZ）时便稳压为UZ 。

8、 二极管主要用途：开关、整流、稳压、限幅、继流、检波、隔离（门电路）等。

9、 三极管的三个区：放大区、截止区、饱和区。三种状态：工作状态、截止状态、饱和状态，放大时在放大状态，开关时在截止、饱和状态。三个极：基极B、发射极E和集电极C。二个结：即发射结和集电结。饱和时：两个结都正偏；截止时：两个结都反偏；放大时：发射结正偏，集电结反偏。三极管具有电流电压放大作用.其电流放大倍数β=IC / IB (或IC=β IB)和开关作用.

10、当输入信号Ii 很微弱时,三极管可用H参数模型代替(也叫微变电路等效电路)。

11、失真有三种情况:

⑴截止失真原因IB、IC太小，Q点过低，使输出波形正半周失真。调小RB，以增大IB、IC，使Q点上移。

⑵饱和失真原因IB、IC太大，Q点过高，使输出波形负半周失真。调大RB，以减小IB、IC，使Q点下移。

⑶信号源US过大而引起输出的正负波形都失真，消除办法是调小信号源。

1、放大电路有共射、共集、共基三种基本组态。（固定偏置电路、分压式偏置电路的输入输出公共端是发射极，故称共发射极电路）。

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1 半导体（semiconductor）：导电能力随外界条件发生显著变化的材料称为半导体，如硅

2 导体（conductor）：容易传导电流的材料称为导体，如金属、电解液等。E5060101010

3 绝缘体（nonconductor）：几乎不传导电流的材料称为绝缘体，如橡胶、陶瓷、石英、

塑料等

（Si）、锗（Ge）和砷化镓（GaAs）等

4 本征半导体（intrinsic semiconductor）：不含杂质，完全纯净的、结构完整的半导体

晶体称为本征半导体。

5 杂质半导体（extrinsic semiconductor）：在本征半导体中掺入微量的杂质元素，其导

电性能就会发生显著的改变。掺有杂质的本征半导体称为杂质半导体。因掺入杂质的不同，

杂质半导体分为N 型半导体和P 型半导体。

6 N 型半导体（N-type semiconductor）：在本征半导体中掺入微量五价元素（如磷（P）、

砷（As））的杂质后，自由电子成为多数载流子，而空穴成为少数载流子。这种主要依靠自

由电子导电的杂质半导体称为N 型半导体。E50601010106

7 P 型半导体（P-type semiconductor）：在本征半导体中掺入微量三价元素（如硼（B）、

铟（In））的杂质后，空穴成为多数载流子，而自由电子成为少数载流子。这种主要依靠空

穴导电的杂质半导体称为P 型半导体。

8 空穴（hole）：电子挣脱共价键的束缚成为自由电子后所留下的空位称为空穴。空穴的

出现是半导体区别于导体的一个重要特点，通常可将空穴视为带正电的粒子。9 载流子（c arrier）：在半导体中，将能移动的电荷统称为载流子，包括电子和空穴。E50601010109

10 扩散（diffusion）：在P 型半导体和N 型半导体的交界处，由于多数载流子浓度的差

别，载流子将从浓度较高的区域向浓度低的区域运动，多数载流子的这种运动称为扩散。扩