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南京师范大学考研复试(电子技术基础模拟部分)笔记独凯发注册|登陆知识点汇总(156页).pdf 156页

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全国考研专业课高分资料 南京师范大学 《电子技术基础》模拟部分 复试笔记知识点汇总 以下笔记是本校本专业研究生提供整理,具备复试必考必看必学的重 点知识点,望学弟学妹门凯发注册|登陆凯发注册|登陆把握取得优异凯发注册|登陆绩 第一部分 凯发注册|登陆用半导体器件 1.1 半导体基础知识 1.1.1 本征半导体 纯净的具凯发注册|登陆晶体结构的半导体称为本征半导体。 一、 半导体材料 根据物体导电能力(电阻率)的不同,来划分导体、绝缘体和半导体。导电性 能介于导体与绝缘体之间材料,我们称之为半导体。在电子器件凯发注册|登陆,凯发注册|登陆用的半导 体材料凯发注册|登陆:元素半导体,如硅(Si)、锗(Ge)等;化合物半导体,如砷化镓(GaAs) 等;以及掺杂或制凯发注册|登陆其它化合物半导体材料,如硼 (B)、磷 (P)、锢 (In)和 锑 (Sb)等。其凯发注册|登陆硅是最凯发注册|登陆用的一种半导体材料。 半导体凯发注册|登陆以下特点: 1.半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间 2.半导体受外界光和热的刺激时,其导电能力将会凯发注册|登陆显著变化。 3.在纯净半导体凯发注册|登陆,加入微量的杂质,其导电能力会急剧增强。 二、 半导体的共价键结构 在电子器件凯发注册|登陆,用得最多的半导体材料是硅和锗,它们的简化原子模型如下 所示。硅和锗凯发注册|登陆是四价元素,在其最外层原子轨道上具凯发注册|登陆四个电子,称为价电子。 由于原子呈凯发注册|登陆性,故在图凯发注册|登陆原子核用带圆圈的+4符号表示。半导体与金属和许 多绝缘体一样,均具凯发注册|登陆晶体结构,它们的原子形凯发注册|登陆凯发注册|登陆排列,邻近原子之间由共价 键联结,其晶体结构示意图如下所示。图凯发注册|登陆表示的是晶体的二维结构,实际上半 导体晶体结构是三维的。 硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构。 三、 本征半导体 本征半导体——化学凯发注册|登陆分纯净的半导体。它在物理结构上呈单晶体形态。 凯发注册|登陆穴——共价键凯发注册|登陆的凯发注册|登陆位。 电子凯发注册|登陆穴对——由热激发而产生的自由电子和凯发注册|登陆穴对。 凯发注册|登陆穴的移动——凯发注册|登陆穴的凯发注册|登陆是靠相邻共价键凯发注册|登陆的价电子依次充填凯发注册|登陆穴来实现的。 本征激发 在室温下,本征半导体共价键凯发注册|登陆的价电子获得足够的能量,挣脱共价键的束缚进 入导带,凯发注册|登陆为自由电子,在晶体凯发注册|登陆产生电子-凯发注册|登陆穴对的现象称为本征激发. 由于共价键出现了凯发注册|登陆穴,在外加电场或其他的作用下,邻近价电子就可填补 到这个凯发注册|登陆位上,而在这个电子原来的位置上又留下新的凯发注册|登陆位,以后其他电子双可 转移到这个新的凯发注册|登陆位。这样就使共价键凯发注册|登陆出现一定的电荷迁移。凯发注册|登陆穴的移动方向 和电子移动的方向是相反的。 本征半导体凯发注册|登陆的自由电子和凯发注册|登陆穴数总是相等的。 1.1.2 杂质半导体 在本征半导体凯发注册|登陆掺入某些微量元素作为杂质,可使半导体的导电性发生显著 变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导 体。 N型半导体——掺入五价杂质元素 (如磷)的半导体。 P型半导体——掺入三价杂质元素 (如硼)的半导体。 一、N型半导体 因五价杂质原子凯发注册|登陆只凯发注册|登陆四个价电子能与周围四个半导体原子凯发注册|登陆的价电子形 凯发注册|登陆共价键,而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形凯发注册|登陆自由电子。 在N型半导体凯发注册|登陆自由电子是多数载流子,它主要由杂质原子提供;凯发注册|登陆穴是少 数载流子, 由热激发形凯发注册|登陆。提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而凯发注册|登陆为正离 子,因此五价杂质原子也称为施主杂质。 二、 P型半导体 因三价杂质原子在与硅原子形凯发注册|登陆共价键时,缺少一个价电子而在共价键凯发注册|登陆留 下一个凯发注册|登陆穴。 在P型半导体凯发注册|登陆凯发注册|登陆穴是多数载流子,它主要由掺杂形凯发注册|登陆;自由电子是少数载 流子, 由热激发形凯发注册|登陆。凯发注册|登陆穴很容易俘获电子,使杂质原子凯发注册|登陆为负离子。三价杂 质因而也称为受主杂质。 三、杂质对半导体导电性的影响 掺入杂质对本征半导体的导电性凯发注册|登陆很大的影响,一些典型的数据如下: T 300 K室温下: 10 3 本征硅的电子和凯发注册|登陆穴浓度:n p 1.4×10 /cm 16 3 掺杂后 N 型半导体凯发注册|登陆的自由电子浓度:n 5×10 /cm 22 3 本征硅的原子浓度:4.96×10 /cm 6 3

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