无线电测向机无线电测向机与电子元器件与电子元器件的简单介绍的简单介绍 80米波段测向机2米波段测向机 P.N类半导体 半导体基础知识半导体基础知识 n导体、半导体和绝缘体 n导体为容易传导电流的物质，如银、铜、铝等金属绝缘体为几乎不传导电流的物质，如橡胶、陶瓷、 塑料……等半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质，如硅(Si)、锗(Ge)和砷化镓（GaAs）等,集成 电路都用硅，砷化镓主要用在微波频段n半导体的导电能力还受光和热以及 掺杂的影响 n半导体的原子结构和共价键 在自然界中，硅和锗都是四价元素，其简化模型如图1.1.1所示，其中，最外层的四个价电子带负电,内层 电子和原子核的组合称为惯性核，惯性核带正电，整个原子保持电中性图1.1.1 n将硅和锗提纯后制成晶体，其相邻原子之间靠共价键结合，平面结构示意图 如图1.1.2所示整块晶体内部晶格排列完全一致的晶体称为单晶图1.1.2 n本征半导体，空穴及其导电作用 绝对纯净的硅和锗单晶称为本征半导体，它是制造半导体器件的基本材料 本征半导体在绝对温度零度(T=0K)和没有外界激发的条件下，晶体内部的价电子均束缚在共价键中，由于没有自由电子存在，所以不能导电。
当温度升高或受光线照射时，某些价电子从外界获得能量，将挣脱共 价键的束缚成为自由电子，简称为电子同时，在共价键中留下了空位，称为空穴，这种现象称为本征激 发，如图1.1.3所示在本征半导体内，自由电子数n和空穴数p是相等的，称为自由电子-空穴对，简称电 子-空穴对，其浓度ni=n=p或np＝p2 图1.1.3 本征激发产生自由电子-空穴对 n如果在本征半导体 两端外加电压，则自由电子将逆电场方向运动形成电子电流，用In表示；同时，空穴附近的价电子将填补空穴，等效于 空穴顺电场方向运动形成空穴电流，用Ip表示n因此，在本征半导体中自由电 子和空穴都能够参与导电也就是说， 在半导体中，能参与导电的载流子既有自由电子，也有空穴， 图1.1.4 漂移电流n如图1.1.4所示，图中I=In+Ipn在外电场作用下，载流子定向运动产生的电流称为漂移电流 n在室温(T≈300K或27℃)附近，单位体积内本征激发的载流子浓度值ni (自由电子浓度值或空穴浓度值)，对硅仅为原子密度的三万亿分之一(10-12)，对锗仅为原子密度 的二十亿分之一(10-9)，它们相差三个数量级可见，在室温条件下，本征半导体中的载流子数目 极少，它们的导电能力也很弱。
n在室温附近，温度每升高8℃时，硅的ni增加一倍、温度每升高12℃时， 锗的ni增加一倍，近似计算时认为温度每升高10℃时ni增大一倍硅的ni比 锗的ni随温度升高增加得快，但由于硅的ni比锗的ni小三个数量级，所以硅 半导体器件比锗半导体器件温度特性好温度升高时ni增加，导电能力增强，利用这种特性，本征半 导体可以制成热敏元件另外，光照增强时ni也增大，导电能力增强，利用这种特性，本征半导体可 以制成光敏元件 由于本征激发的载流子浓度很小，所以导电能力比导体差 杂质半导体 n在本征半导体中，人为地掺入少量其它元素，就成为杂质半导体根据掺入的杂质元素的不同，杂 质半导体又分为N型半导体和P型半导体两类 1. N型半导体N型半导体结构示意图 nN型半导体：在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半导体nN型半导体的导电特性：它是靠自由电子导电，掺入的杂质越多，自由电子的浓度就越高，导电性能也就越强 2. P型半导体P型半导体结构示意图 nP型半导体：在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，形成P型半导体。
nP型半导体的导电特性：掺入的杂质越多，空穴的浓度就越高，导电性能也就越强 nPN结的形成过程：如图所示，将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上，在无外电场和其它激发作用下，参与扩散运动的多子数目等于参与漂移运动的少子数目，从而达到动态平衡，形成PN结。