材料的導(dǎo)電性ppt課件

1、1. 本征半導(dǎo)體電學(xué)性能2. 雜質(zhì)半導(dǎo)體電學(xué)性能3. PN結(jié)的形成及特性4.2材料的導(dǎo)電性能 二、電子導(dǎo)電二、電子導(dǎo)電（金屬的導(dǎo)電性；半導(dǎo)體的電學(xué)性能 ）1.本征半導(dǎo)體電學(xué)性能（1）本征導(dǎo)電：導(dǎo)帶中的電子導(dǎo)電和價(jià)帶中的空穴導(dǎo)電同時(shí)存在。（2）本征半導(dǎo)體：載流子為導(dǎo)電電子、空穴，只由半導(dǎo)體晶格本身提供（熱激發(fā)產(chǎn)生）。（3）熱激發(fā)（本征激發(fā)）：外界作用(如熱、光輻射)，則價(jià)帶中的電于獲得能量，可能躍遷到導(dǎo)帶中去。導(dǎo)帶中出現(xiàn)導(dǎo)電電子，價(jià)帶中出現(xiàn)電子留下的空穴。本征半導(dǎo)體中，通過控制溫度來控制載流子的數(shù)量及其導(dǎo)電性。在絕對(duì)零度時(shí)，所有的電子都處于價(jià)帶，導(dǎo)帶中的所有能級(jí)都是空的。當(dāng)溫度升高時(shí)，電子占據(jù)導(dǎo)

2、帶能級(jí)的可能性也增加，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性也隨之增加。半導(dǎo)體中的導(dǎo)電性與溫度的這種關(guān)系剛好與金屬相反。在金屬中，導(dǎo)電性是隨著溫度升高而降低的。本征半導(dǎo)體中載流子的濃度隨禁帶寬度增加而迅速減少。 （4）本征半導(dǎo)體載流子濃度1.本征半導(dǎo)體電學(xué)性能（5）電導(dǎo)率在實(shí)際應(yīng)用中，本征半導(dǎo)體由于兩種載流在實(shí)際應(yīng)用中，本征半導(dǎo)體由于兩種載流子的數(shù)量相等，顯示不出它們彼此的特性。子的數(shù)量相等，顯示不出它們彼此的特性。所以不能用來制作晶體管之類的電子器件。所以不能用來制作晶體管之類的電子器件。但是本征半導(dǎo)體對(duì)光、射線、溫度的作用但是本征半導(dǎo)體對(duì)光、射線、溫度的作用非常敏感，使半導(dǎo)體的載流子數(shù)量隨之發(fā)非常敏感，使半導(dǎo)體的

3、載流子數(shù)量隨之發(fā)生明顯變化，因此可用來制作一些探測(cè)器。生明顯變化，因此可用來制作一些探測(cè)器。 由于溫度會(huì)影響本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性，所以由于溫度會(huì)影響本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性，所以很難嚴(yán)格控制本征半導(dǎo)體的性能。但是，如很難嚴(yán)格控制本征半導(dǎo)體的性能。但是，如果在半導(dǎo)體材料中加入雜質(zhì)，可以得到非本果在半導(dǎo)體材料中加入雜質(zhì)，可以得到非本征半導(dǎo)體。非本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性主要取決征半導(dǎo)體。非本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性主要取決于添加的雜質(zhì)原子的數(shù)量，而在一定溫度范于添加的雜質(zhì)原子的數(shù)量，而在一定溫度范圍內(nèi)與溫度關(guān)系不大。圍內(nèi)與溫度關(guān)系不大。如果在硅或鍺中添加的施主是像銻或磷一樣如果在硅或鍺中添加的施主是像銻或磷一樣的的5價(jià)元

4、素，那么銻或磷中的價(jià)元素，那么銻或磷中的4個(gè)價(jià)電子會(huì)參個(gè)價(jià)電子會(huì)參加共價(jià)鍵結(jié)合。富余的那個(gè)價(jià)電子有可能進(jìn)加共價(jià)鍵結(jié)合。富余的那個(gè)價(jià)電子有可能進(jìn)入導(dǎo)帶，參加導(dǎo)電。向本征半導(dǎo)體提供電子入導(dǎo)帶，參加導(dǎo)電。向本征半導(dǎo)體提供電子作為載流子的雜質(zhì)元素稱為施主。摻入了施作為載流子的雜質(zhì)元素稱為施主。摻入了施主雜質(zhì)的非本征半導(dǎo)體以負(fù)電荷（電子）作主雜質(zhì)的非本征半導(dǎo)體以負(fù)電荷（電子）作為載流子，所以稱為為載流子，所以稱為N（negative，表示負(fù)，表示負(fù)電荷的意思）型半導(dǎo)體。電荷的意思）型半導(dǎo)體。(1)N(1)N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體2. 雜質(zhì)半導(dǎo)體電學(xué)性能施主的富余價(jià)電子所處的雜質(zhì)原子的電子能級(jí)低施主的富余價(jià)電子

5、所處的雜質(zhì)原子的電子能級(jí)低于半導(dǎo)體的導(dǎo)帶。這個(gè)富余價(jià)電子并沒有被施主于半導(dǎo)體的導(dǎo)帶。這個(gè)富余價(jià)電子并沒有被施主原子束縛得很緊，只要有一個(gè)很小的能量原子束縛得很緊，只要有一個(gè)很小的能量Ed就可就可以使這個(gè)電子進(jìn)入導(dǎo)帶。施主的這個(gè)價(jià)電子進(jìn)入以使這個(gè)電子進(jìn)入導(dǎo)帶。施主的這個(gè)價(jià)電子進(jìn)入導(dǎo)帶后，不會(huì)在價(jià)帶中產(chǎn)生空穴。隨著溫度的升導(dǎo)帶后，不會(huì)在價(jià)帶中產(chǎn)生空穴。隨著溫度的升高，越來越多的施主電子越過禁帶高，越來越多的施主電子越過禁帶Ed進(jìn)入導(dǎo)帶，進(jìn)入導(dǎo)帶，最后所有的施主的電子都進(jìn)入導(dǎo)帶，此時(shí)稱為施最后所有的施主的電子都進(jìn)入導(dǎo)帶，此時(shí)稱為施主耗盡。如果溫度繼續(xù)升高，電導(dǎo)率將維持一個(gè)主耗盡。如果溫度繼續(xù)升高，電

6、導(dǎo)率將維持一個(gè)常量。在更高的溫度下，才會(huì)出現(xiàn)本征半導(dǎo)體產(chǎn)常量。在更高的溫度下，才會(huì)出現(xiàn)本征半導(dǎo)體產(chǎn)生的導(dǎo)電性。生的導(dǎo)電性。N型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)N型半導(dǎo)體載流子濃度及電導(dǎo)率如果在硅或鍺中添加的雜質(zhì)是像鎵（如果在硅或鍺中添加的雜質(zhì)是像鎵（Ga）一樣的）一樣的3價(jià)價(jià)元素，沒有足夠的電子參與共價(jià)鍵的結(jié)合。如果價(jià)帶元素，沒有足夠的電子參與共價(jià)鍵的結(jié)合。如果價(jià)帶上的其他電子過來填充這個(gè)空穴，在價(jià)帶上就會(huì)產(chǎn)生上的其他電子過來填充這個(gè)空穴，在價(jià)帶上就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的空穴，參加導(dǎo)電。向本征半導(dǎo)體提供空穴作一個(gè)新的空穴，參加導(dǎo)電。向本征半導(dǎo)體提供空穴作為載流子的雜質(zhì)元素稱為受主。摻入了受主雜質(zhì)的非為載流子的雜質(zhì)元素稱為受

7、主。摻入了受主雜質(zhì)的非本征半導(dǎo)體以正電荷（空穴）作為載流子，所以稱為本征半導(dǎo)體以正電荷（空穴）作為載流子，所以稱為p（positive，表示正電荷的意思）型半導(dǎo)體。，表示正電荷的意思）型半導(dǎo)體。價(jià)帶上的電子只有獲得能量?jī)r(jià)帶上的電子只有獲得能量Ea，才能躍遷上去填充受，才能躍遷上去填充受主的空穴而在價(jià)帶上產(chǎn)生空穴。價(jià)帶上的空穴可以移主的空穴而在價(jià)帶上產(chǎn)生空穴。價(jià)帶上的空穴可以移動(dòng)，傳導(dǎo)電流。動(dòng)，傳導(dǎo)電流。 (2)P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)P型半導(dǎo)體載流子濃度及電導(dǎo)率本征半導(dǎo)體中的電子載流子和空穴載流子的本征半導(dǎo)體中的電子載流子和空穴載流子的數(shù)量相等，而非本征半導(dǎo)體中的電子載流子和數(shù)量相等，

8、而非本征半導(dǎo)體中的電子載流子和空穴載流子的數(shù)量是不相等的?？昭ㄝd流子的數(shù)量是不相等的。非本征半導(dǎo)體中的由于雜質(zhì)原子而形成的載非本征半導(dǎo)體中的由于雜質(zhì)原子而形成的載流子稱為多數(shù)載流子，雖然摻入的雜質(zhì)原子的流子稱為多數(shù)載流子，雖然摻入的雜質(zhì)原子的數(shù)量與半導(dǎo)體原子數(shù)量相比只是少數(shù)。而本征數(shù)量與半導(dǎo)體原子數(shù)量相比只是少數(shù)。而本征半導(dǎo)體中由于熱激發(fā)等產(chǎn)生的載流子稱為少數(shù)半導(dǎo)體中由于熱激發(fā)等產(chǎn)生的載流子稱為少數(shù)載流子。載流子。 (3)本征半導(dǎo)體和非本征半導(dǎo)體的主要區(qū)別本征半導(dǎo)體和非本征半導(dǎo)體的主要區(qū)別半導(dǎo)體熱電儀。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性與溫度有關(guān)。半導(dǎo)體熱電儀。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性與溫度有關(guān)。利用這一特性可以制成半導(dǎo)體

9、熱電儀，用于利用這一特性可以制成半導(dǎo)體熱電儀，用于火災(zāi)報(bào)警器。火災(zāi)報(bào)警器。 壓力傳感器。能帶結(jié)構(gòu)和禁帶結(jié)構(gòu)與材料中壓力傳感器。能帶結(jié)構(gòu)和禁帶結(jié)構(gòu)與材料中的原子之間的距離有關(guān)。處于高壓下的半導(dǎo)的原子之間的距離有關(guān)。處于高壓下的半導(dǎo)體材料，其原子間距離變小，禁帶也隨之變體材料，其原子間距離變小，禁帶也隨之變小，電導(dǎo)率增大。所以通過測(cè)量電導(dǎo)率的變小，電導(dǎo)率增大。所以通過測(cè)量電導(dǎo)率的變化，就可以測(cè)量壓力?；?，就可以測(cè)量壓力。 (4)半導(dǎo)體的應(yīng)用半導(dǎo)體的應(yīng)用 PN結(jié)阻擋層的形成過程3. PN結(jié)的形成及特性p-n結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性 p-n結(jié)的整流效應(yīng)結(jié)的整流效應(yīng) P-N結(jié)的反向擊穿結(jié)的反向擊穿 在在

10、P-N結(jié)處于反向偏壓時(shí)，一般只有很小的結(jié)處于反向偏壓時(shí)，一般只有很小的漏電流，這是由于熱激發(fā)的少量電子和空穴漏電流，這是由于熱激發(fā)的少量電子和空穴引起的。但是，如果反向偏壓太大，通過引起的。但是，如果反向偏壓太大，通過P-N結(jié)的絕緣區(qū)的漏電流的載流子將會(huì)被大大結(jié)的絕緣區(qū)的漏電流的載流子將會(huì)被大大加速，從而激發(fā)出其他的載流子，導(dǎo)致在反加速，從而激發(fā)出其他的載流子，導(dǎo)致在反向偏壓下也產(chǎn)生一個(gè)很大的電流。這種現(xiàn)象向偏壓下也產(chǎn)生一個(gè)很大的電流。這種現(xiàn)象稱為稱為p-n結(jié)的反向擊穿結(jié)的反向擊穿 可以通過調(diào)節(jié)半導(dǎo)體摻雜和可以通過調(diào)節(jié)半導(dǎo)體摻雜和P-N結(jié)的結(jié)構(gòu)結(jié)的結(jié)構(gòu)來改變來改變P-N結(jié)的反向許可電壓。當(dāng)電路上結(jié)的反向許可電壓。當(dāng)電路上的電壓超過反向許可電壓時(shí)，的電壓超過反向許可電壓時(shí)，P-N結(jié)的反結(jié)的反向電流將迅速增加，其結(jié)果不僅有可能損向電流將迅速增