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半导体器件

发布时间:2013/10/13 17:29:36 访问次数:903

    半导体器件是构成各种电子系统的基本元件。SER2918H-333KL学习电子技术,必须首先学习常用半导体器件的基本结构、工作原理和特性参数。本章主要介绍的半导体器件有二极管、三极管、场效应管等。
    半导体的基础知识
    各种半导体器件均是以半导体材料为芯片,其导电机理和特性参数都与半导体材料的导电特性密切有关,因此,在学习半导体器件前应对半导体、PN结的基本性能有一定的了解。
    本征半导体
    半导体是一种具有晶体结构,导电能力介于导体和绝缘体之间的固体材料。经过高度提纯,几乎不含有任何杂质的半导体称为本征半导体。本征半导体的原子在空间按一定规律整齐排列,又称为晶体,所以半导体管也称为晶体管。属于半导体的物质很多,用于制作半导体器件的材料主要是硅(Si)、锗(Ge)和砷化镓(GaAs)等,其中硅的应用最广泛。它们的共同特点是:导电能力随温度、光照和掺杂的变化而显著变化,有热敛特性、光敏特性和掺杂特性。(1)热敏特性:半导体对温度很敏感,其电阻率随温度升高而显著减小。该特性对半导体器件的工作性能有不利影响,但利用这一特性可制成自动控制中有用的热敏元件,如热敏电阻等。

          
    (2)光敏特性:半导体对光照很敏感,受光照时,其电阻率会显著减小。利用这一特性可制成光电二极管、光敏电阻等。
    (3)掺杂特性:半导体对掺入其内的杂质很敏感,在半导体里掺人微量杂质,其电阻率会显著减小。如在半导体硅中只要掺人亿分之一的硼,电阻率就会下降到原来的几万分之一。正因为半导体具有这种特性,于是人们就用控制掺杂方法制造出多种不同性能、不同用途的半导体器件。
    半导体之所以具有上述独特导电特性的根本原因在于半导体的特殊结构。
    硅和锗都是Ⅵ价元素,每个原子的最外层具有4个价电子(为4价元素),属于不稳定结构。当硅(或锗)原子结合成晶体时,它们靠互相共用价电子而连接在一起实现稳定结构。共用价电子使两个相邻原子间产生一种束缚力,使之不能分开。相原子共用价电子形成的束缚作用称为共价键。每个硅(或锗)原子有4个价电子,要分别与4个与其相邻原子的价电子组成4个共价键。此时,硅(或锗)原子最外层具有8个电子处于较为稳定的状态,晶体的共价键绪构示意图如图1.1.1所示。

    半导体器件是构成各种电子系统的基本元件。SER2918H-333KL学习电子技术,必须首先学习常用半导体器件的基本结构、工作原理和特性参数。本章主要介绍的半导体器件有二极管、三极管、场效应管等。
    半导体的基础知识
    各种半导体器件均是以半导体材料为芯片,其导电机理和特性参数都与半导体材料的导电特性密切有关,因此,在学习半导体器件前应对半导体、PN结的基本性能有一定的了解。
    本征半导体
    半导体是一种具有晶体结构,导电能力介于导体和绝缘体之间的固体材料。经过高度提纯,几乎不含有任何杂质的半导体称为本征半导体。本征半导体的原子在空间按一定规律整齐排列,又称为晶体,所以半导体管也称为晶体管。属于半导体的物质很多,用于制作半导体器件的材料主要是硅(Si)、锗(Ge)和砷化镓(GaAs)等,其中硅的应用最广泛。它们的共同特点是:导电能力随温度、光照和掺杂的变化而显著变化,有热敛特性、光敏特性和掺杂特性。(1)热敏特性:半导体对温度很敏感,其电阻率随温度升高而显著减小。该特性对半导体器件的工作性能有不利影响,但利用这一特性可制成自动控制中有用的热敏元件,如热敏电阻等。

          
    (2)光敏特性:半导体对光照很敏感,受光照时,其电阻率会显著减小。利用这一特性可制成光电二极管、光敏电阻等。
    (3)掺杂特性:半导体对掺入其内的杂质很敏感,在半导体里掺人微量杂质,其电阻率会显著减小。如在半导体硅中只要掺人亿分之一的硼,电阻率就会下降到原来的几万分之一。正因为半导体具有这种特性,于是人们就用控制掺杂方法制造出多种不同性能、不同用途的半导体器件。
    半导体之所以具有上述独特导电特性的根本原因在于半导体的特殊结构。
    硅和锗都是Ⅵ价元素,每个原子的最外层具有4个价电子(为4价元素),属于不稳定结构。当硅(或锗)原子结合成晶体时,它们靠互相共用价电子而连接在一起实现稳定结构。共用价电子使两个相邻原子间产生一种束缚力,使之不能分开。相原子共用价电子形成的束缚作用称为共价键。每个硅(或锗)原子有4个价电子,要分别与4个与其相邻原子的价电子组成4个共价键。此时,硅(或锗)原子最外层具有8个电子处于较为稳定的状态,晶体的共价键绪构示意图如图1.1.1所示。

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