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《半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)和半導(dǎo)體器件工藝(cz)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)和半導(dǎo)體器件工藝第一章半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)?? 通常物質(zhì)根據(jù)其導(dǎo)電性能不同可分成三類。第一類為導(dǎo)體，它可以很好的傳導(dǎo)電流，如：金屬類，銅、銀、鋁、金等；電解液類：NaCl水溶液，血液，普通水等以及其它一些物體。第二類為絕緣體，電流不能通過，如橡膠、玻璃、陶瓷、木板等。第三類為半導(dǎo)體，其導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，如四族元素Ge鍺、Si硅等，三、五族元素的化合物GaAs砷化鎵等，二、六族元素的化合物氧化物、硫化物等。??物體的導(dǎo)電能力可以用電阻率來表示。電阻率定義為長1厘米、截面積為1平方厘米的物質(zhì)的電阻值，單位為歐姆*厘米。電阻率越小說明該物質(zhì)的
2、導(dǎo)電性能越好。通常導(dǎo)體的電阻率在10-4歐姆*厘米以下，絕緣體的電阻率在109歐姆*厘米以上。??半導(dǎo)體的性質(zhì)既不象一般的導(dǎo)體，也不同于普通的絕緣體，同時(shí)也不僅僅由于它的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，而是由于半導(dǎo)體具有以下的特殊性質(zhì)：(1)溫度的變化能顯著的改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力。當(dāng)溫度升高時(shí)，電阻率會(huì)降低。比如Si在200℃時(shí)電阻率比室溫時(shí)的電阻率低幾千倍?？梢岳冒雽?dǎo)體的這個(gè)特性制成自動(dòng)控制用的熱敏組件（如熱敏電阻等），但是由于半導(dǎo)體的這一特性，容易引起熱不穩(wěn)定性，在制作半導(dǎo)體器件時(shí)需要考慮器件自身產(chǎn)生的熱量，需要考慮器件使用環(huán)境的溫度等，考慮如何散熱，
3、否則將導(dǎo)致器件失效、報(bào)廢。(2)半導(dǎo)體在受到外界光照的作用是導(dǎo)電能力大大提高。如硫化鎘受到光照后導(dǎo)電能力可提高幾十到幾百倍，利用這一特點(diǎn)，可制成光敏三極管、光敏電阻等。(3)在純凈的半導(dǎo)體中加入微量（千萬分之一）的其它元素（這個(gè)過程我們稱為摻雜），可使他的導(dǎo)電能力提高百萬倍。這是半導(dǎo)體的最初的特征。例如在原子密度為5*1022/cm3的硅中摻進(jìn)大約5X1015/cm3磷原子，比例為10-7（即千萬分之一），硅的導(dǎo)電能力提高了幾十萬倍。??物質(zhì)是由原子構(gòu)成的，而原子是由原子核和圍繞它運(yùn)動(dòng)的電子組成的。電子很輕、很小，帶負(fù)電，在一定的軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)；原子核帶正電，
4、電荷量與電子的總電荷量相同，兩者相互吸引。當(dāng)原子的外層電子缺少后，整個(gè)原子呈現(xiàn)正電，缺少電子的地方產(chǎn)生一個(gè)空位，帶正電，成為電洞。物體導(dǎo)電通常是由電子和電洞導(dǎo)電。??前面提到摻雜其它元素能改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力，而參與導(dǎo)電的又分為電子和電洞，這樣摻雜的元素（即雜質(zhì)）可分為兩種：施主雜質(zhì)與受主雜質(zhì)。??將施主雜質(zhì)加到硅半導(dǎo)體中后，他與鄰近的4個(gè)硅原子作用，產(chǎn)生許多自由電子參與導(dǎo)電，而雜質(zhì)本身失去電子形成正離子，但不是電洞，不能接受電子。這時(shí)的半導(dǎo)體叫N型半導(dǎo)體。施主雜質(zhì)主要為五族元素：銻、磷、砷等。將施主雜質(zhì)加到半導(dǎo)體中后，他與鄰近的4個(gè)硅原子作用，產(chǎn)生許多電
5、洞參與導(dǎo)電，這時(shí)的半導(dǎo)體叫p型半導(dǎo)體。受主雜質(zhì)主要為三族元素：鋁、鎵、銦、硼等。電洞和電子都是載子，在相同大小的電場作用下，電子導(dǎo)電的速度比電洞快。電洞和電子運(yùn)動(dòng)速度的大小用遷移率來表示，遷移率愈大，截流子運(yùn)動(dòng)速度愈快。假如把一些電洞注入到一塊N型半導(dǎo)體中，N型就多出一部分少數(shù)載子――電洞，但由于N型半導(dǎo)體中有大量的電子存在，當(dāng)電洞和電子碰在一起時(shí)，會(huì)發(fā)生作用，正負(fù)電中和，這種現(xiàn)象稱為復(fù)合。單個(gè)N型半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體是沒有什么用途的。但使一塊完整的半導(dǎo)體的一部分是N型，另一部分為P型，并在兩端加上電壓，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)有很奇怪的現(xiàn)象。如果將P型半導(dǎo)體接電源的正極
6、，N型半導(dǎo)體接電源的負(fù)極，然后緩慢地加電壓。當(dāng)電壓很小時(shí)，一般小于0.7V時(shí)基本沒有電流流過，但大于0.7V以后，隨電壓的增加電流增加很快，當(dāng)電壓增加到一定值后電流幾乎就不變化了。這樣的連接方法為正向連接，所加的電壓稱為正向電壓。將N型半導(dǎo)體接電源的正極，P型半導(dǎo)體接電源的負(fù)極，當(dāng)電壓逐漸增大時(shí)，電流開始會(huì)有少量的增加，但達(dá)到一定值后電流就保持不變，并且電流值很小，這個(gè)電流叫反向飽和電流、反向漏電流。當(dāng)電壓繼續(xù)加到一定程度時(shí)，電流會(huì)迅速增加，這時(shí)的電壓稱為反向擊穿電壓。這是由于載子（電子和電洞）的擴(kuò)散作用，在P型和N型半導(dǎo)體的交界面附近，由于電子和電洞的擴(kuò)
7、散形成了一個(gè)薄層（阻擋層），這個(gè)薄層稱作PN接面。在沒有外加電壓時(shí)，PN接面本身建立起一個(gè)電場，電場的方向是由N區(qū)指向P區(qū)，從而阻止了電子和電洞的繼續(xù)擴(kuò)散。當(dāng)外加正電壓時(shí)，削弱了原來存在于PN接面中的電場，在外加電場的作用下，N????區(qū)的電子不斷地走向P區(qū)，P區(qū)的電洞不斷地走向N區(qū)，使電流流通。當(dāng)外加反向電壓時(shí)，加強(qiáng)了電場阻止電子和電洞流通的作用，因此電流很難通過。這就是PN接面的單向?qū)щ娦?。半?dǎo)體二極管是由一個(gè)PN接面組成，而三極管由兩個(gè)PN接面組成：射極接面和集極接面。這兩個(gè)接面把晶體管分成三個(gè)區(qū)域：發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)。由于這三個(gè)區(qū)域的電類型不同，
8、又可分為PNP晶體管和NPN晶體管。PNP晶體管和NPN晶體管雖然
