第一代半導(dǎo)體材料

×××2018年3月22日第一代半導(dǎo)體材料

目錄概述第一代半導(dǎo)體材料第一代半導(dǎo)體材料性能及應(yīng)用對于半導(dǎo)體而言，其帶隙較窄，當(dāng)溫度升高或者受光照或者經(jīng)過摻雜后，半導(dǎo)體價(jià)帶中的電子很容易就能夠從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，此時(shí)半導(dǎo)體的載流子數(shù)量大量增加，其導(dǎo)電性能也就大大增加了。因此，半導(dǎo)體的帶隙對半導(dǎo)體導(dǎo)電特性起決定性作用，決定了它有很多特殊的性質(zhì)，而這些特性在半導(dǎo)體器件和集成電路制造中起著關(guān)鍵作用。

一、概述第一代第一代半導(dǎo)體是“元素半導(dǎo)體”，典型如：硅基和鍺基半導(dǎo)體，其中以硅基半導(dǎo)體技術(shù)較成熟，應(yīng)用也較廣泛。半導(dǎo)體五大特性∶摻雜性，熱敏性，光敏性，光生伏特特性，整流特性。單晶硅棒硅晶圓片基于硅材料電子產(chǎn)品1.本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體：純凈的單晶半導(dǎo)體以單晶硅為例：半導(dǎo)體中載流子：自由電子和空穴。一定溫度下自由電子和空穴的濃度達(dá)到一定，形成動態(tài)平衡。

受熱激發(fā)二、第一代半導(dǎo)體材料2.

雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體:摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體。

(1)N型半導(dǎo)體

N型半導(dǎo)體中,自由電子是多

數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。N型半導(dǎo)體主要靠自由電子導(dǎo)電，摻入雜質(zhì)越多，自由電子濃度越

高，導(dǎo)電性越強(qiáng)。

多數(shù)載流子2.

雜質(zhì)半導(dǎo)體

(2)P型半導(dǎo)體

P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子。雜質(zhì)半導(dǎo)體主要靠多數(shù)載流子導(dǎo)電。摻入雜質(zhì)越多，多子濃越高，導(dǎo)電性越越強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性可控。

多數(shù)載流子施主原子

1.摻雜特性摻入微量的雜質(zhì)（簡稱摻雜）能顯著地改變半導(dǎo)體的導(dǎo)

電能力。雜質(zhì)含量改變能引起載流子濃度變化，實(shí)現(xiàn)半

導(dǎo)體導(dǎo)電性能的可控性。制成P型或N型半導(dǎo)體三、第一代半導(dǎo)體材料性能及應(yīng)用2.溫度特性溫度特性:半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力隨溫度升高而迅速增加，不同于金屬的正的電阻溫度系數(shù)。熱敏電阻(

thermosensitive

resistance)。用途:電子線路元件的溫度補(bǔ)償或?qū)Ｓ脵z測元件

3.光電導(dǎo)特性光電導(dǎo)現(xiàn)象:半導(dǎo)體導(dǎo)電能力隨光照而發(fā)生變化。例如半導(dǎo)體硒，它的電阻值有隨光強(qiáng)的增加而急劇減小的現(xiàn)象。光敏電阻(

photosensitive

resistance)。用途:光控開關(guān)，自動控制。

4.光生伏特效應(yīng)光生伏特:光照在PN結(jié)上，產(chǎn)生電子-空穴對，在內(nèi)建電場作用下，產(chǎn)生光生電勢。可用于太陽能電池的制造。

太陽能電池及原理5.整流特性整流:半導(dǎo)體電阻率與所加電場方向有關(guān)。硅單晶材料和晶體管的發(fā)明，硅集成電路

的研制成功，導(dǎo)致了電子工業(yè)革命。

二極管的伏安特性晶