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1、无线电测向机与电子元器件的简单介绍,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,导体、半导体和绝缘体 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。 半导体的导电能力还受光和热以及 掺杂的影响。,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.
2、1.1,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,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
3、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npp2,图1.1.3本征激发产生自由电子-空穴对,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。 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,如图1.1.4所示，图中I=In+Ip,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。,在室温(T300K或27)附近，单位体积内本征激发的载流子浓度值n
4、i (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。,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
5、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,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,N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。 N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,P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。 P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。,PN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。,