1. 什么是半導體?
導體,電阻率小,即電流容易通過的材料;Cu
絕緣體,導電性低,即電流不易通過的材料;塑料
半導體,常溫下導電性能介于導體和絕緣體之間,是一種導電可控的材料,硅。
通常溫度升高,半導體的電阻率會隨之降低。
在集成電路中,半導體導電可控特性的實現是通過“摻雜Doping”來實現的。
Si,每個原子最外層有4個電子,在本征硅材料中,每個Si原子與周圍的4個Si原子形成共價結合的穩定結構,在其兩端接電源,幾乎不會有電流,除非加很高電壓。?
?2. 什么是P/N型半導體?
N型半導體,N-negative,是指在純硅中摻雜五價磷元素,電流由帶負電荷的電子運動產生。
通過摻雜,將絕緣體純硅,變為導電可控的半導體材料。?
P型半導體,P-positive,是指在純硅中摻雜三價硼元素,電流由帶正電的空穴運動產生。
(注意:空穴位置的改變,本質上是電子掙脫共價鍵導致的,所以空穴運動的活躍程度不如N型半導體中的自由電子,所以相同摻雜濃度的N型半導體導電性>P型半導體)?
實際上摻雜之后的半導體,還是呈電中性,只是P型空穴多,N型自由電子多。?
3. 什么是PN結?
原理:分子會由濃度高的地方向濃度低的地方擴散。
P區半導體的空穴在濃度差的作用下往N區擴散;N區半導體的電子往P區擴散
半導體中的載流子有兩種運動方式:擴散運動和漂移運動
擴散運動:是指在電中性的半導體中,載流子由濃度高的地方向低的地方運動;
漂移運動:是指在電場的作用下,載流子有規則的定向運動;
擴散運動使得空間電荷區變寬,內建電場變強;內建電場越強,又使得漂移運動越強,導致空間電荷區變窄。最終會達到動態平衡,空間電荷區厚度不變,此區域稱為PN結。
此時,PN結也是不導電的。空間電荷區也叫耗盡層。
此時,擴散電流=漂移電流
當做好一個PN結后,要想實現電流的流動必須打破平衡,施加外部電壓。
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Case1:施加正向電壓,此時內建電場被削弱,外部電場使得擴散運動增強,形成較大擴散電流。
Case2:施加反向電壓,此時內建電場和外加電場一致,擴散運動減弱,漂移運動增強,但漂移運動是少子參加,故反向電流很小。近似分析中忽略不計。
綜上所述,PN結具有單向導電性。
^_^ 關注我,后面繼續介紹 二極管/PMOS/NMOS/CMOS一些基本特性 ^_^