半导体基础

半导体分类
半导体是指导电性介于导体和绝缘体之间的材料。

根据半导体的具体性质和用途，可以将其分为以下几类：
1. 基础半导体：基础半导体是指具有半导体特性的单一材料。

常见的基础半导体包括硅、锗、碲等。

2. 掺杂半导体：为了调节半导体的电性能，可以向其中掺入少量的杂质。

掺入少量的五价元素（如磷）会使半导体中出现多余的电子，形成n型半导体；而掺入少量的三价元素（如硼）会使半导体中出现少量的空穴，形成p型半导体。

3. 复合半导体：复合半导体通常由两种或两种以上不同的基础半导体通过特定的工艺方法组合而成。

复合半导体的性能一般比单一的基础半导体好，可以应用在更广泛的领域中。

4. III-V族半导体：III-V族半导体是指由III族元素和V族元素组成的半导体材料。

常见的III-V族半导体有氮化镓、砷化镓等，这些材料已经广泛应用于高频电子器件、光电器件等领域。

5. II-VI族半导体：II-VI族半导体是指由II族元素和VI族元素组成的半导体材料。

常见的II-VI族半导体有硫化锌、硒化镉等，这些材料在太阳能电池、蓝绿光发光二极管等领域有广泛的应用。

总之，半导体具有广泛的应用前景，不同类型的半导体材料和器件在不同的领域中都有着独特的应用价值。

- 1 -。

半导体基础知识1. 本征半导体及其特点纯洁的半导体称为本征半导体。

在热“激发”条件下，本征半导体中的电子和空穴是成对产生的；当电子和空穴相遇“复合”时，也成对消逝；电子和空穴都是载流子；温度越高，“电子—空穴”对越多；在室温下，“电子—空穴”对少，故电阻率大。

2. 掺杂半导体及其特点（1 ）N 型半导体：在本征硅或锗中掺入适量五价元素形成N 型半导体，N 型半导体中电子为多子，空穴为少子；电子的数目（掺杂+ 热激发）= 空穴的数目（热激发）+ 正粒子数；半导体对外仍呈电中性。

（2 ）P 型半导体：在本征硅或锗中掺入适量三价元素，形成P 型半导体，其空穴为多子，电子为少子；空穴的数目（掺杂+ 热激发）= 电子的数目（热激发）+ 负粒子数；对外呈电中性。

在本征半导体中，掺入适量杂质元素，就可以形成大量的多子，所以掺杂半导体的电阻率小，导电力量强。

当N 型半导体中再掺入更高密度的三价杂质元素，可转型为P 型半导体；反之，P 型半导体也可通过掺入足够的五价元素而转型为N 型半导体。

3. 半导体中的两种电流（ 1 ）漂移电流：在电场作用下，载流子定向运动所形成的电流则称为漂移电流。

（ 2 ）集中电流：同一种载流子从浓度高处向浓度低处集中所形成的电流为集中电流。

4. PN 结的形成通过肯定的工艺，在同一块半导体基片的一边掺杂成P 型，另一边掺杂成N 型，P 型和N 型的交界面处会形成PN 结。

P 区和N 区中的载流子存在肯定的浓度差，浓度差使多子向另一边集中，从而产生了空间电荷和内电场；内电场将阻多子止集中而促进少子漂移；当集中与漂移达到动态平衡时，交界面上就会形成稳定的空间电荷层（或势垒区、耗尽层），即PN 结形成。

5. PN 结的单向导电性PN 结正向偏置时，空间电荷层变窄，内电场变弱，集中大于漂移，正向电流很大（多子集中形成），PN 结呈现为低电阻，称为正向导通。

正向压降很小，且随温度上升而减小。

PN 结反向偏置时，空间电荷层变宽，内电场增加，漂移大于集中，反向电流很小（少子漂移形成），PN 结呈现为高电阻，称为反向截止。

PN结
PN结外加正向电压 这时外加电压形成电场的方向与自建 场的方向相反，从而使PN结变窄，扩 散作用大于漂移作用，多数载流子向 对区域扩散形成正向电流，方向从P区 指向N区。
PN结外加反向电压 PN结外加反向电压与外加正向电压相 反，PN结处于截止状态，呈现的电阻 为反向电阻，而且阻值很高。 正向电压作用下，PN结处于导通状态； 反向电压作用下，PN结处于截止状态。 因此PN结具有单向导电性。
半导体二极管
半导体二极管是由PN结加上引线和管壳 构成的。
稳压二极管 稳压二极管是使用二极管的击穿特性。 它是因为二极管工作在反向击穿区，反向电流变化很大的情况下， 反向电压变化则很小，从而表现出很好的稳定性。 二极管的应用 1、限幅电路 2、半波整流电路 3、开关电路 4、低电压稳压电路
二极管限幅
半导体三极管
把两个二极管背靠背的连在一起是 没有放大作用的，要想使它具有放 大作用，必须做到以下几点： 1、发射区重掺杂 2、基区必须很薄 3、集电结的面积应很大 4、工作时，发射结应正向偏置，集 电结应反向偏置
载流子的传输过程 因为发射结正向偏置，且发射区进 行重掺杂，所以发射区的多数载流 子扩散注入至基区，又由于集电结 的反向作用，故注入至基区的载流 子在基区形成浓度差，因此这些载 流子从基区扩散到集电结，被电场 拉至集电区形成集电极电流。而留 在基区的很少，因为基区做的很薄。
半波整流电路
二极管开关电路
钳位作用
输入到NJM4580D器件3脚的电压会被限制到-5V～5V之间
半导体三极管
通过工艺的方法把两个二极管背靠背地连接起来组成了三极管。
三极管有三个电极：基极、集电极、发射极。 同时在两两交界处形成PN结，分别是发射结和集电结。 按PN结组合方式有PNP型和NPN型。 三极管有三个区：发射区、基区、集电区。

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杂质半导体的示意表示方法 负离子
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + 正离子 + + + + + + + + + + + + + + + + + +
空穴
－ － － － － － P型半导体 型半导体
自由电子
N型半导体 型半导体
本征半导体的导电机制
－
E
＋
自由电子 本征半导体的 导电性取决于 外加能量：温 度变化，导电 性变化；光照 变化，导电性 变化。
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+4
+4 空穴
+4
+4
参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同， 参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同， 达到动态平衡，就形成了PN结 达到动态平衡，就形成了 结。
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半导体的共价键结构
半导体的导电性能是由其原子结构决定的。 半导体的导电性能是由其原子结构决定的。 硅原子和锗原子的结构