0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

什么是本征半导体与PN结?

冬至子 来源:小二电路 作者:小二电路 2023-09-12 17:18 次阅读

***#半导体#***

特点:导电能力介于导体和绝缘体。

特性:

(1)光敏特性:光照可以改变半导体的导电能力;

(2)热敏特性:温度的变化可以改变半导体的导电能力;

(3)掺杂特性:纯净的半导体里,掺入少量特定的杂质元素,来改变半导体的导电性。

单晶体:半导体材料的原子按结晶方式规则地排列,形成的半导体晶体;

多晶体:原子排列不规则,形成的半导体晶体。

本征半导体:高度提纯,结构完整的半导体晶体。

常用的半导体材料就是硅(Si)和锗(Ge)。它们两个最外层电子都是4个电子,又叫做“价电子”。我们之后讨论的都是用硅和锗制作成的本征半导体。

本征半导体的两种载流子:自由电子和空穴。

图片

***#自由电子和空穴#***

自由电子:当得到一定的能量(比如:热量、光照等),少量的价电子就会摆脱束缚跑出来,成为自由移动的电子。当外加电场时,带负电的自由电子逆向移动,形成电流

空穴:价电子跑出来就会在共价键那留下一个空位,当外加电场时,它的邻居会前来补充,这样循环往复,从而形成电流。

需要注意的是,虽然都是电子移动,但是空穴你可以认为是正电荷空位在向前移。

所以:带负电荷的自由电子和带正电荷的空穴。

它们成对出现,又被叫做“电子空穴对”,二者电荷量相等,极性相反,所以本征半导体显电中性。

温度的升高,自由电子和空穴的浓度都会显著增加,每升高8°,硅的载流子浓度差不多增大一倍。

***#杂质半导体:N形半导体、P形半导体#***

N型半导体:在原有基础上掺入微量的五价元素,比如P(磷)或者As(砷)。

五价元素和四价元素电子对配对,肯定多出来一个电子没地放,所以就成多余的自由电子了,这样一来,N形杂质半导体的自由电子就比空穴多。

P型半导体:掺入微量的三价元素,比如B(硼)或者In(铟)。

同理,也是电子对配对时,就离谱,确立一个电子还能再配一对,这样,空穴就多了,自由电子要少。

图片

图片

总结一下:

N型:多数载流子(自由电子),少数载流子(空穴);

P型:多数载流子(空穴),少数载流子(自由电子)。

注意:虽然N、P型半导体是掺入的杂质元素,但是依旧保持电中性。

***#PN结#***

PN结:把一块N型和一块P型拼一块,二者的交界处会形成一个极薄的电荷层,我们叫它“PN结”。

形成过程与原理:我们都知道,不论是气体还是液体,浓度高的会向浓度低的扩散。在这里也一样,N型和P型,它们的多数载流子和少数载流子都的浓度对应相反,二者之间相互扩散。P区的空穴多,向N区扩散,结果与N区的电子复合,导致P区留下了不能移动的负离子薄层;同理,N区的电子多,向P区扩散,与P区的空穴复合,导致N区留下了不能移动的正离子薄层。这样,两侧的薄层极性相反,又不能移动,那么便形成了电荷区。

图片

这个空间电荷区,我们叫它“内电场”。

但是啊,我们说,这个电场是多子扩散形成的,那么少子呢?相反,内电场会让P、N区的少数载流子做定向移动,又叫“漂移运动”,引起的电流叫“漂移电流”。这样的少子的移动会补充对方所失去的,内电场有所减弱,最终达到一种动态平衡。

至此,PN结形成。

图片

这个时候,内电场有几个名字,阻止多子扩散,叫它“阻挡层”;几乎没有载流子,叫它“耗尽层”。

不一样的材料,内电场电压也不相同。硅:E=0.6~0.8V;锗:E=0.1~0.3V。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 半导体
    +关注

    关注

    334

    文章

    26897

    浏览量

    214553
  • 载流子
    +关注

    关注

    0

    文章

    133

    浏览量

    7634
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    PN及其特性详细介绍

    PN及其特性详细介绍 1. PN的形成   在一块
    发表于 11-09 16:09 2.9w次阅读
    <b class='flag-5'>PN</b><b class='flag-5'>结</b>及其特性详细介绍

    半导体二极管课件-课程

    ;2.1.3 半导体 2.1.4 杂质半导体2.2  PN的形成及特性
    发表于 06-22 23:12

    【原创】半导体PN是怎样一步步形成的

    那些还不是很明白PN是啥东西的童鞋可以看看,以下纯属个人愚见,还望高手多多指正,新手在此献丑了^-^ 纯净的具有晶体结构的半导体就是
    发表于 03-26 20:36

    pinpn的特性比较

    所决定,因此基本上都是一样的。可以想见,不管在n区和p区之间的半导体状况怎样(是否有半导体或者有高阻半导体),只要是电荷耗尽的势垒区,就
    发表于 05-20 10:00

    模拟电子复习总结(一):半导体二极管

    模拟电子复习总结(一):半导体二极管一、半导体的基础知识1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。3.
    发表于 07-10 19:15

    如何区分高度和高度补偿半导体

    如何区分高度和高度补偿半导体
    发表于 11-26 15:00

    半导体,就该这么学

    半导体材料取自于元素周期表中金属与非金属的交界处。常温下半导体导电性能介于导体与绝缘体之间。 半导体
    发表于 06-27 08:54

    半导体基础知识相关资料分享

    1. 半导体及其特点 纯净的半导体称为半导体
    发表于 05-24 08:05

    《电子技术基础》南京理工大学研究生入学考试大纲

    《电子技术基础》南京理工大学研究生入学考试大纲 一. 考试内容模拟电路部分 1半导体器件(1)半导体的基本概念:半导体
    发表于 04-13 16:46 27次下载

    pn的工作原理

    pn工作原理 1.2.1 PN的形成     在一块
    发表于 08-30 21:09 6w次阅读
    <b class='flag-5'>pn</b><b class='flag-5'>结</b>的工作原理

    pn原理是什么

    pn原理是什么 1.2.1 PN的形成     在一块
    发表于 02-26 11:36 3674次阅读

    一文带你搞懂半导体PN

    半导体 材料取自于元素周期表中金属与非金属的交界处。常温下半导体导电性能介于导体与绝缘体之间。 半导
    的头像 发表于 10-30 20:10 1373次阅读

    半导体PN的详细资料介绍

    常温下,少数价电子由于热运动获得足够的能量挣脱共价键的束缚成为自由电子。此时,共价键留下一个空位置,即空穴。原子因失去电子而带正电,或者说空穴带正电。在半导体外加一个电场,自由电子将定向移动
    发表于 12-08 22:09 24次下载

    动图看PN的形成原理

    关于二极管的原理来自于PN,下图为半导体
    的头像 发表于 05-29 10:31 2002次阅读
    动图看<b class='flag-5'>PN</b><b class='flag-5'>结</b>的形成原理

    半导体PN的形成原理和主要特性

    半导体PN的形成原理及其主要特性是半导体物理学中的重要内容,对于理解半导体器件的工作原理和应用具有重要意义。以下是对
    的头像 发表于 09-24 18:01 574次阅读