課時授課計畫
目的要求: 1.了解本徵半導體的結構和特徵
2.掌握雜質半導體的結構和特徵
3.牢固掌握p型和n型半導體的特點
重點難點: 重點 p型和n型半導體的特點
難點本徵激發
教學方法
手段: 結合電子課件講解
複習提問 1.
三、四、五價化學元素有哪些?
2.惰性氣體有何特點?
課堂討論 1.何謂本徵半導體?其導電能力由什麼因素決定。
2. p型和n型半導體的特點?
3.半導體的導電能力與哪些因素有關?
布置作業:
課時分配:
二.授課內容
引言模擬電子電路的核心是半導體器件,而半導體器件是由半導體材料製成的。因此,我們必須首先了解半導體的有關知識,尤其應當了解半導體的導電特性。
一、半導體:物質按其導電能力的強弱,可分為導體、絕緣體和半導體。
1、導體
導電能力很強的物質,叫導體。如低價元素銅、鐵、鋁等。
2、絕緣體
導電能力很弱,基本上不導電的物質,叫絕緣體.如**惰性氣體和橡膠、陶瓷、塑料等高分子材料等.
3、 半導體
(1)定義:導電能力介於導體和絕緣體之間的物質,叫半導體。如矽、鍺等四價元素。
為什麼物質的導電能力有如此大的差別呢?這與它們的原子結構有關,即與它們的原子最外層的電子受其原子核束縛力的強弱有關。
(2)特性:
a、摻雜性:在純淨的半導體中摻入微量的三價或五價元素,它的導電性能將大大增強。應用摻雜技術可以製造出二極體、三極體、場效電晶體、閘流體和積體電路等半導體器件。
b、熱敏性。
溫度對半導體的導電能力影響很大。溫度越高,價電子獲得的能量越大掙脫共價鍵束縛形成自由電子和空穴就越多,導電能力就越強。利用半導體對溫度十分敏感的特性,可以製成熱敏電阻及其它熱敏元器件。
、c、光敏性
半導體受到光照是,自由電子和空穴數量會增多,導電能力隨之增強,這就是半導體材料的共敏性。利用半導體材料的共敏性可以洗製造各種光電器件,如光電二極體、光電三極體、光電閘流體等。
1.1.2本徵半導體
純淨且呈現晶體結構的半導體,叫本徵半導體。
一. 本徵半導體結構
通過特殊工藝加工,可以使矽或鍺元素的原子之間靠共有電子對—共價鍵,形成非常規則的晶體點陣結構。結果每個原子外層相對排滿8個電子,形成相對穩定的狀態。這種結構整齊且單一的純淨半導體,叫本徵半導體。
如圖1-2所示
二. 本徵激發
在常溫下,由於熱能的激發,使本徵半導體共價鍵中的價電子獲得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛,成為自由電子。同時,在共價鍵中留下乙個空位,叫空穴。這種產生自由電子和空穴對的現象,叫本徵激發。
溫度一定,自由電子和空穴對的濃度也一定。
由於本徵激發而在本徵半導體中存在一定濃度的自由電子(帶負電荷)和空穴(帶正電荷)對,故其具有導電能力,但其導電能力有限。
1.1.3雜質半導體
在本徵半導體中摻入適量且適當的其他元素(叫雜質元素),就形成雜質半導體,其導電能力將大大增強。
一. n型半導體
在矽或鍺本徵半導體中摻入適量的五價元素(如磷),則磷原子與其周圍相鄰的四個矽或鍺原子之間形成共價鍵後,還多出乙個電子,這個多出的電子極易成為自由電子參與導電。同時,因本徵激發還產生自由電子和空穴對。結果,自由電子成為多數載流子(稱多子),空穴成為少數載流子(稱少子)。
這種主要依靠多數載流子自由電子導電的雜質半導體,叫n型半導體 ,如圖1-4所示。
二. p型半導體
在矽或鍺本徵半導體中,摻入適量的三價元素(如硼),則硼原子與周圍的四個矽或鍺原子形成共價鍵後,還留有乙個空穴。同時,因本徵激發還產生自由電子和空穴對。結果,空穴成為多子,自由電子成為少子。
這種主要依靠多子空穴導電的雜質半導體,叫p型半導體。如圖1-5所示。
無外電場作用時,本徵半導體和雜質半導體對外均呈現電中性,其內部無電流。
小結1. 半導體的導電能力介於導體與絕緣體之間。
2. 在一定溫度下,本徵半導體因本徵激發而產生自由電子和空穴對,故其有一定的導電能力。
3. 本徵半導體的導電能力主要由溫度決定;雜質半導體的導電能力主要由所摻雜質的濃度決定。
4. p型半導體中空穴是多子,自由電子是少子。n型半導體中自由電子是多子,空穴是少子。
5. 半導體的導電能力與溫度、光強、雜質濃度和材料性質有關。
半導體基礎知識
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