模擬電路 半導體器件

2021-10-04 18:58:53 字數 1428 閱讀 5604

目前常用的半導體器件分為mos器件和bipolar器件,bipolar器件一般用於功率稍大的電路中,具有體積大、功耗大,能控制的電流大等特點,一般而言,目前的主流電路元器件均採用mos器件。

世界上的物質按照導電性和物體內部可自由移動的電子數量可以分為導體、半導體和絕緣體,物質的導電性能決定於原子結構,導體一般為低價元素,最外層電子極易掙脫原子核的束縛成為自由電子,在外電場的作用下產生定向移動,形成電流,因此,在元素週期表中,低價元素如li、na、k等金屬外層的電子很容易掙脫原子核對他的束縛,形成自由電子,自由電子在外電場的作用下定向移動形成電流。**元素的原子核對外層電子的束縛力較強,如惰性氣體或高分子物質橡膠等,最外層的電子很難掙脫原子核的束縛形成自由電子,所以導電性很差,稱為了絕緣體。

本徵半導體為本來特徵的半導體,即未摻雜的半導體。

常用的半導體材料矽、鍺等四價元素,最外層的電子既不像導體那麼容易掙脫原子核的束縛,也不像絕緣體那樣被原子核束縛得那麼緊,因而導電性能介於導體和絕緣體之間。當摻入正三價或正五價的元素時,形成摻雜後的半導體,導電性能會增加,隨著摻雜濃度的變化,導電性能也會變化,且在光照等外界條件的作用下,導電性能還會有明顯變化,利用這種特性,可以將本徵半導體摻雜後製成各種電子元器件。

本徵半導體的晶體結構是在空間按照點陣排列的,稱為晶格。我們把圍繞原子核運動的最外層的電子稱為價電子,由於相鄰原子間的距離很小,相鄰原子的最外層電子(價電子)不但各自圍繞自身所屬的原子核運動,而且出現在相鄰原子所屬的軌道上,稱為共用電子,這樣形成了共價鍵。

晶體中共價鍵具有很強的結合力,常溫下極少數價電子由於熱運動獲得足夠能量掙脫原子核束縛形成自由電子這種現象稱為本徵激發,此時,在共價鍵中留下乙個位置,稱為空穴。自由電子帶負電,原子核失去乙個電子而帶正電。當外加定向電場時,自由電子定向移動,原子核朝相反方向定向移動。形成自由電子電流和原子核電流(空穴電流),而此時本徵半導體內部的電流是兩個電流之和。

本徵半導體有兩種載流子,即自由電子和空穴均參與導電,這是本徵半導體導電的特殊性質。

復合現象:自由電子在運動過程中如果與空穴相遇就會填補空穴,使兩者同時消失。在一定溫度下,本徵激發(熱激發)所產生的自由電子與空穴對,與復合的自由電子與空穴對數目相等,達到動態平衡。在一定溫度下,本徵半導體中載流子的濃度是一定的(空穴濃度+電子濃度),並且自由電子與空穴的濃度相等。當環境溫度公升高時,熱運動加劇,掙脫共價鍵束縛的自由電子增多,空穴也隨著增多,載流子的濃度會公升高,則導電能力增強。反之,若環境溫度降低,則載流子的濃度降低,導電能力減弱。

本徵半導體載流子的濃度是環境溫度的函式,半導體物理表示,本徵半導體載流子的濃度為:

n i自

由電子濃

度(cm

)n_i 自由電子濃度(cm)

ni​自由電

子濃度(

cm)

半導體器件

肖特基勢壘 當兩種材料接觸時,由於兩種材料的費公尺能級位置不同,接觸後必須兩側的費公尺能級一致,接觸面的真空能級相同。載流子擴散流動必須使接觸面兩側的費公尺能級相等才能達到平衡狀態。所以接觸後半導體的能帶因內建電場而彎曲,這樣接觸面形成了電子的勢壘,稱為肖特基勢壘,形成整流節。肖特基二極體 整流接觸...

半導體器件分類

半導體器件分類 一 電子器件 1.雙極 pn結 正嚮導通,反向截止 雙極型電晶體 bjt,bipolar junction transistor npn型,pnp型 bjt 基本功能 電流放大 流控開關 工作 發射結正偏,集電結反偏。發射區中的多子注入基區,在那裡他們變為少子。少子擴散過基區進入集電...

模擬電路 半導體基本知識

當把p型半導體跟n型半導體放一塊時,發生擴散運動,自由電子從n型區向p型區擴散,空穴從p型區向n型區擴散,如上圖。由於擴散運動,這個交界區的電中性被破壞,p區失去空穴,留下帶負電的雜質離子,而n區失去電子,留下帶正點的雜質離子。而帶電離子緊束縛在晶格內,不能移動,從而在pn區交界處形成了乙個空間電荷...