第二章:晶体二极管及其应用

简介: 第二章:晶体二极管及其应用

本笔记参考 北京交通大学 刘慧老师的 模拟电子技术课程


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2.1 半导体基础知识

半导体的特性有哪些?

参杂、温度、光照特性


什么是本征半导体?

纯净半导体


哪个是价电子?


什么是束缚电子?


价带能级和导带能级的区别?

导带能级能量比价带能级高


什么是空穴?

当有一个价电子挣脱了束缚,价带中留下的空位称为空穴,剩余的原子相当于带正电荷。


什么是禁带?

导带能级和价带能级之间的差值为禁带


载流子有哪两种?

自由电子和空穴


什么是电子流和空穴流?

在外电场的作用下,自由电子和空穴和的定向运动产生电流,分别称为电子流和空穴流


杂质半导体:

施主杂质和受主杂质的区别是什么?

五价元素易贡献电子,故称施主电子;三价元素提供空穴,易捕获电子,故称受主电子


2.1.1 半导体特性

半导体特性:参杂、温度、光照特性


2.1.2 本征半导体

本征半导体:即,纯净半导体


锗晶体的共价键结构示意图 半导体能带结构示意图


简单地说明一下整个过程:

当束缚电子获取一定能量后,就会变成自由电子。如果有外加电场,那么自由电子会定向移动,从而形成电子流,而剩余的束缚电子也会定向移动,它们在不断地填补空穴,从而形成空穴流。


共价键:(好好理解)

这种结构,电子(价电子)由于受两个核的束缚相对难以挣脱成为自由电子。由于这种结构,半导体的导电能力一般达不到我们一般概念当中理解的导体那样


束缚电子(价电子):

共价键内的电子,称为束缚电子


束缚电子的能级:

**价带能级:**能量较低

**导带能级:**能量较高


获得一定的能量以后挣脱束缚就变成了自由电子,其能级比价带高,即获得了一定的能量从较低的价带能级跳到导带能级


**空穴:**空穴带正电荷


当有一个价电子挣脱了束缚,剩余的原子相当于带正电荷


禁带(Ec):导带能级和价带能级之间的差值为禁带

即我们的束缚电子获得了Ec这样的能量,就变成一个导带能级自由电子


电子流:

自由电子定向移动,形成电子流


空穴流:

周边的束缚电子在外电场的作用下它会填补这些空穴,能级没有变化,只是在电场作用下会有一个移动。我们为了描述方便,称为 空穴移动,实际上是 **束缚电子填补(空穴的)**过程,相对地形成了一个空穴的移动。如果空穴带着正电荷,在电场作用下有序地移动,就会形成电流,这个电流我们叫做空穴流。


半导体的导电过程由两种载流子组成: 自由电子与空穴


常考:


载流子的产生和复合:

2.1.3 杂质半导体:

N: negative


施主杂质:

由于五价元素很容易贡献电子,故称施主杂质


施主能级:

由于施主能级离自由电子能级很近,所以稍稍获得一点能量,这些五价元素的第五个价电子几乎都成了自由电子


多子:

由于自由电子是多数载流子,故称多子


少子:

少数载流子,即空穴,由外界温度超过0度,热激发本征,激发而成


因为参杂过程中会产生很多带有负电荷的自由电子,负电荷英文为Negative,故此材料称为N型半导体


PS:导电率可以按照你的要求参杂即可


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