1. 本征半导体
是纯净的晶体结构的半导体。(无杂质, 结构稳定)
外围电子挣脱: 由于热运动,具有足够能量的价电子挣脱共价键的束缚而成为自由电子
空穴: 自由电子的产生使共价键中留有一个空位置,称为空穴
复合: 自由电子与空穴相碰同时消失
一定温度下,自由电子与空穴对的浓度一定;温度升高,热运动加剧,挣脱共价键的电子增多,自由电子与空穴对的浓度加大。
2. 本征半导体中的两种载流子
运载电荷的粒子称为载流子。外加电场时,带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电,且运动方向相反。由于载流子数目很少,故导电性很差。
温度升高,热运动加剧,载流子浓度增大,导电性增强。
热力学温度OK时不导电。
3. 杂质半导体
- N型半导体:
杂质半导体主要靠多数载流子导电。掺入杂质越多,多数载流子浓度越高,导电性越强。
- P型半导体:
P型半导体主要靠空穴导电,掺入杂质越多,空穴浓度越高,导电性越强。
4. PN结的形成及其单向导电性
- 导电原理
物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气体、液体、固体均有之。扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面N区的自由电子浓度降低,产生内电场。
- PN 结的形成
由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子,形成内电场,从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P区、自由电子从P区向N区运动。
因电场作用所产生的运动称为漂移运动。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。
PN结加正向电压导通:耗尽层变窄,扩散运动加剧,由于外电源的作用,形成扩散电流,PN结处于导通状态。PN结加反向电压截止:耗尽层变宽,阻止扩散运动,有利于漂移运动,形成漂移电流。由于电流很小,故可近似认为其截止。
- 势垒电容
PN结外加电压变化时,空间电荷区的宽度将发生变化,有电荷的积累和释放的过程,与电容的充放电相同,其等效电容称为势垒电容Cb。
- 扩散电容
PN结外加的正向电压变化时,在扩散路程中载流子的浓度及其梯度均有变化,也有电荷的积累和释放的过程,其等效电容称为扩散电容Cd,结电容: Cj=Cb+Cd。