半導(dǎo)體導(dǎo)電原理課件XX,aclicktounlimitedpossibilities匯報(bào)人：XX目錄01半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)02載流子的產(chǎn)生與復(fù)合03導(dǎo)電原理的理論基礎(chǔ)04半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)制05半導(dǎo)體器件工作原理06半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)PARTONE半導(dǎo)體的定義半導(dǎo)體是導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料。導(dǎo)電性能具有獨(dú)特的電學(xué)特性，可通過(guò)摻雜等手段改變其導(dǎo)電性。材料特性半導(dǎo)體的分類純凈無(wú)雜質(zhì)，導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間。本征半導(dǎo)體摻入特定雜質(zhì)元素，導(dǎo)電性顯著增強(qiáng)，分N型和P型。雜質(zhì)半導(dǎo)體半導(dǎo)體的特性半導(dǎo)體導(dǎo)電性可通過(guò)摻雜、溫度等外部條件調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性能變化。導(dǎo)電性可控01半導(dǎo)體材料對(duì)溫度變化敏感，溫度升高時(shí)導(dǎo)電性增強(qiáng)，反之減弱。熱敏性02載流子的產(chǎn)生與復(fù)合PARTTWO本征半導(dǎo)體載流子01載流子來(lái)源本征激發(fā)產(chǎn)生電子與空穴，濃度相等且隨溫度指數(shù)增長(zhǎng)02濃度影響因素受禁帶寬度和溫度影響，公式為ni=(NcNv)^(1/2)exp[-Eg/(2kT)]03高溫影響高溫下本征載流子濃度超越摻雜濃度，導(dǎo)致pn結(jié)失效摻雜半導(dǎo)體載流子載流子類型N型以電子為主，P型以空穴為主，由摻雜元素決定載流子產(chǎn)生摻雜原子電離或本征激發(fā)產(chǎn)生載流子，摻雜為主載流子復(fù)合直接復(fù)合與間接復(fù)合并存，影響器件性能載流子的復(fù)合過(guò)程直接復(fù)合機(jī)制間接復(fù)合機(jī)制01電子直接躍遷至價(jià)帶與空穴結(jié)合，多見(jiàn)于直接帶隙半導(dǎo)體。02電子通過(guò)禁帶能級(jí)（復(fù)合中心）分步完成復(fù)合，是間接帶隙半導(dǎo)體的主要復(fù)合方式。導(dǎo)電原理的理論基礎(chǔ)PARTTHREE能帶理論簡(jiǎn)介能帶理論定義研究晶體電子狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)規(guī)律的近似理論能帶結(jié)構(gòu)組成由價(jià)帶、導(dǎo)帶和禁帶構(gòu)成，決定導(dǎo)電性費(fèi)米能級(jí)概念決定材料導(dǎo)電性，影響電子分布與化學(xué)反應(yīng)活性能級(jí)作用絕對(duì)零度下電子占據(jù)的最高能級(jí)，標(biāo)志電子填充水平能級(jí)定義載流子濃度計(jì)算$n_i=\sqrt{N_cN_v}\cdote^{-E_g/(2kT)}$，由禁帶寬度與溫度決定本征載流子公式$N_c$與$N_v$分別表示導(dǎo)帶和價(jià)帶的有效狀態(tài)密度，與溫度相關(guān)有效狀態(tài)密度半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)制PARTFOUR電子導(dǎo)電機(jī)制N型摻入五價(jià)元素，多余電子成為多數(shù)載流子；P型摻入三價(jià)元素，形成空穴作為多數(shù)載流子。摻雜半導(dǎo)體導(dǎo)電熱激發(fā)使電子躍遷至導(dǎo)帶形成自由電子，同時(shí)在價(jià)帶留下空穴，二者共同參與導(dǎo)電。本征半導(dǎo)體導(dǎo)電空穴導(dǎo)電機(jī)制簡(jiǎn)介：空穴是價(jià)帶電子缺失形成的等效正電荷，其移動(dòng)形成電流。空穴導(dǎo)電機(jī)制P型半導(dǎo)體中，空穴順電場(chǎng)方向移動(dòng)，等效為正電荷流動(dòng)形成電流?？昭▽?dǎo)電過(guò)程共價(jià)鍵中價(jià)電子受熱激發(fā)脫離，留下空位即空穴，鄰近電子填補(bǔ)時(shí)產(chǎn)生新空穴?？昭óa(chǎn)生原理010203電子-空穴對(duì)導(dǎo)電熱/光激發(fā)使價(jià)帶電子躍遷至導(dǎo)帶，形成自由電子與空穴對(duì)，共同參與導(dǎo)電。本征激發(fā)機(jī)制外加電場(chǎng)下，電子逆電場(chǎng)移動(dòng)，空穴順電場(chǎng)移動(dòng)，形成電流。載流子遷移半導(dǎo)體器件工作原理PARTFIVE二極管的工作原理PN結(jié)加正向電壓導(dǎo)通，加反向電壓截止，實(shí)現(xiàn)電流單向流動(dòng)。單向?qū)щ娦訮型與N型半導(dǎo)體結(jié)合，擴(kuò)散與漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)平衡，形成內(nèi)建電場(chǎng)。PN結(jié)形成晶體管的工作原理通過(guò)基極電流控制集電極電流，實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大或開(kāi)關(guān)作用。雙極型晶體管利用柵極電壓調(diào)控導(dǎo)電通道，實(shí)現(xiàn)電壓控制電流的流動(dòng)。場(chǎng)效應(yīng)晶體管其他半導(dǎo)體器件利用光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光-電轉(zhuǎn)換，如LED發(fā)光、光伏發(fā)電。光電器件原理01IGBT、MOSFET用于電力電子轉(zhuǎn)換，具高開(kāi)關(guān)頻率特性。功率器件特性02半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用PARTSIX半導(dǎo)體在電子行業(yè)半導(dǎo)體是集成電路基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)電路微型化與高效化，支撐計(jì)算機(jī)、手機(jī)等設(shè)備運(yùn)行。集成電路核心0102利用半導(dǎo)體特性制造溫度、壓力等傳感器，廣泛用于自動(dòng)化、汽車、醫(yī)療設(shè)備。傳感器應(yīng)用03半導(dǎo)體激光器用于光纖通信，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，是當(dāng)代通信技術(shù)主流。光電子通信半導(dǎo)體在光電子領(lǐng)域半導(dǎo)體激光器作為光纖通信核心光源，實(shí)現(xiàn)高速、長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸。光通信應(yīng)用光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)，廣泛用于光纖通信、環(huán)境檢測(cè)等領(lǐng)域。光電探測(cè)應(yīng)用半導(dǎo)