材料化学课件：8-电学性能与电学材料之半导体材料.ppt

1、电学材料与电学性能电学材料与电学性能一一 导电性导电性二二 介电介电性性三三 压电压电性性四四 热电热电性性五五 铁电铁电性性材料的电性能就是材料被施加电场时所产生的响应材料的电性能就是材料被施加电场时所产生的响应行为，主要包括行为，主要包括（一）几组基本公式（一）几组基本公式电阻率：电阻率： 电导率：电导率： = 1/ 材料导电性能的量材料导电性能的量度度对任何材料，电导率可以表示为：对任何材料，电导率可以表示为：n、q、分别是分别是电荷载流子电荷载流子的数目、每个载流子所带的数目、每个载流子所带电荷和载流子迁移率。对电子和一价离子来说，电荷和载流子迁移率。对电子和一价离子来说，q就是电子的

2、电荷就是电子的电荷1.610-19 C(库库)。 = nq 所有载带电荷运动的粒子统称为所有载带电荷运动的粒子统称为电荷载流子电荷载流子。常见的载流子基本类型有：常见的载流子基本类型有：（1）电子和阴离子：负型载流子）电子和阴离子：负型载流子（2）阳离子：正型载流子）阳离子：正型载流子（3）空穴：价带中缺失电子而形成，正型载流子，在半导）空穴：价带中缺失电子而形成，正型载流子，在半导体中非常重要。（电洞）体中非常重要。（电洞）（二）电荷载流子 二、半导体材料及其导电性二、半导体材料及其导电性( (一一) ) 概述概述国民经济国民经济国家安全国家安全科学技术科学技术半导体微电子和光电子材料半导体

3、微电子和光电子材料通信、高速计算、通信、高速计算、大容量信息处理、大容量信息处理、空间防御、电子对空间防御、电子对抗、武器装备的微抗、武器装备的微型化、智能化型化、智能化半导体材料的主要应用半导体材料的主要应用l二极管、三极管等分立器件二极管、三极管等分立器件l集成电路集成电路l微波器件微波器件l光电器件光电器件l红外器件红外器件l热电器件热电器件l压电器件压电器件微电子器件微电子器件第一个微处理器（第一个微处理器（19711971）光电子器件光电子器件光纤材料光纤材料半导体材料的地位半导体材料的地位l单晶硅和半导体晶体管单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，的发明及其硅集成电路

4、的研制成功，导致了导致了电子工业电子工业革命。革命。l世纪世纪7070年代初，年代初，石英光导纤维材料石英光导纤维材料和和GaAsGaAs激光器激光器的发明，的发明，促进了光纤通信技术迅速发展，使人类进入了促进了光纤通信技术迅速发展，使人类进入了信息时代。信息时代。l超晶格超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的成功概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的成功改变了光电器件的设计思想，改变了光电器件的设计思想，使半导体器件的设计与制造使半导体器件的设计与制造从从“杂质工程杂质工程”发展到发展到“能带工程能带工程”。l纳米科学纳米科学技术的发展和应用技术的发展和应用, ,使使人类能从原子、

5、分子或纳米人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路，尺度水平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路，必将彻底改变人们的生活方式。必将彻底改变人们的生活方式。 半导体科学发展史半导体科学发展史 1 1. .第一阶段：经验科学（第一阶段：经验科学（1833183319311931年）年） 18331833年发现年发现ZnSZnS电阻变化负温度系数电阻变化负温度系数18731873年发现年发现SeSe内光电效应内光电效应18741874年发现年发现PbSPbS整流效应整流效应19041904年点接触二极管检波器用于高频电磁波接收年点接触二极管检波器用于高频电磁波

6、接收2.2.第二阶段：第二阶段：3030年代年代4040年代末：理论科学年代末：理论科学能带理论的提出，为其能带理论的提出，为其后的材料和期件的发展后的材料和期件的发展打下了坚实的基础。打下了坚实的基础。3.3.第三阶段：第三阶段：1947194719581958：技术、应用科学：技术、应用科学q19471947年年J. Bardeen, W. Brattain, W. J. Bardeen, W. Brattain, W. Shockley(Bell Lab.) Shockley(Bell Lab.) 发明晶体管（点接触发明晶体管（点接触GeGe晶体管）晶体管）First Transisto

7、r (1947)First IC Device (1958)4 4. . 第四阶段：集成电路阶段第四阶段：集成电路阶段1958 J. Kilby1958 J. Kilby（TITI）研制成功第一个集成电路）研制成功第一个集成电路1959 R. Noyce1959 R. Noyce（FairchildFairchild）第一个利用平面工艺研制）第一个利用平面工艺研制成集成电路成集成电路基于硅的平面工艺集成电路基于硅的平面工艺集成电路l19651965年年IntelIntel公司的创始人之一公司的创始人之一Gordon E. MooreGordon E. Moore的的 moore lawmoor

8、e lawl当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔将每隔18个月翻两倍以上。个月翻两倍以上。 尺寸不断减小尺寸不断减小1960197019801990200020100.1110 DRAM Capacity (Bits)YearFeature Size(um)Min. Feature Size Scaling-Down1010010001000010000010000001E71E

9、81E91E101E11 Progress of ICDRAM Integration Scaling-UpFrom Intels publication英特尔酷睿英特尔酷睿i7处理器，内含处理器，内含5.8亿多个晶体管亿多个晶体管含含30亿晶体管的亿晶体管的GF110核心核心 5.5.第五阶段：能带工程提出第五阶段：能带工程提出q19701970年：年：Esaki(Esaki(江琦）提出超晶格半导体江琦）提出超晶格半导体的概念的概念q19711971年：生长出年：生长出GaAs/AlGaAsGaAs/AlGaAs超晶格材料超晶格材料单周期结构晶体，在人工设计极化单周期结构晶体，在人工设计极化

10、周期下可以用来实现倍频、差频、周期下可以用来实现倍频、差频、混频、混频、OPO 等非线性过程。等非线性过程。 相当于两个有着不同周期的极化晶相当于两个有着不同周期的极化晶体紧密相联，以实现信频后再实现体紧密相联，以实现信频后再实现和频，级联产生三信频。和频，级联产生三信频。（二）半导体的能带理论（二）半导体的能带理论1 1、电子能级的分裂、电子能级的分裂两个原子相互靠拢，则开始相互作用，引起电子的能两个原子相互靠拢，则开始相互作用，引起电子的能级分裂。这种能级的分裂是由于两个原子的电子云重级分裂。这种能级的分裂是由于两个原子的电子云重叠引起的。因此，这种能级的分裂具有以下特点：叠引起的。因此，

11、这种能级的分裂具有以下特点：1 1）两个原子距离越近，能级的分裂作用越强；）两个原子距离越近，能级的分裂作用越强；2 2）半径较大的电子轨道对应的能级，其能级的分裂）半径较大的电子轨道对应的能级，其能级的分裂也相应较大，及外层电子轨道对应的能级分裂比内层也相应较大，及外层电子轨道对应的能级分裂比内层电子轨道对应的能级分裂大。电子轨道对应的能级分裂大。原子的能级的分裂原子的能级的分裂n孤立原子的能级孤立原子的能级 4个原子能级的分裂个原子能级的分裂 （1）在由）在由N个原子组成的晶体中，每个原子的一个原子组成的晶体中，每个原子的一个能级将分裂成个能级将分裂成N个。个。（2）能级分裂后，最高和最低

12、能级间的能量差只）能级分裂后，最高和最低能级间的能量差只有几十个电子伏。由于实际晶体中原子数量十分巨有几十个电子伏。由于实际晶体中原子数量十分巨大，分裂成的这么多能级只分布在这个小范围内，大，分裂成的这么多能级只分布在这个小范围内，能级间的间隔非常小，可以把电子的能级看成是连能级间的间隔非常小，可以把电子的能级看成是连续的，称为能带。续的，称为能带。能带的形成能带的形成电子数量增加时能级扩展成能带电子数量增加时能级扩展成能带 252.1.3.5 Electrical property各种材料的能带结构各种材料的能带结构（1）满带满带在没有外场作用的情况下，电子在没有外场作用的情况下，电子填充的

13、能带是从低到高，被电子填满的能带称填充的能带是从低到高，被电子填满的能带称为满带。为满带。（2）空带空带没有被电子填充的能带称为空带。没有被电子填充的能带称为空带。几组基本概念几组基本概念（3）价带价带价电子占据的最高满带称为价带。价电子占据的最高满带称为价带。（4）导带导带价带以上最低能级的空带称为导带。价带以上最低能级的空带称为导带。 （5）禁带禁带导带和价带之间，往往存在一些无导带和价带之间，往往存在一些无电子能级的能量区域，称为禁带。电子能级的能量区域，称为禁带。n满带和价带的区别：被电子填充的能带称为满满带和价带的区别：被电子填充的能带称为满带，而被价电子填充的能带就称为价带。带，而

14、被价电子填充的能带就称为价带。n空带和导带的区别：没有被电子填充的能带称空带和导带的区别：没有被电子填充的能带称为空带，而价带以上能级最低的空带就称为导为空带，而价带以上能级最低的空带就称为导带。带。(6 )费米能级费米能级n根据量子统计理论，服从泡利不相容原理的电子遵根据量子统计理论，服从泡利不相容原理的电子遵循费米循费米- -狄拉克分布狄拉克分布n对于能量为对于能量为E E的一个量子态被一个电子占据的概率的一个量子态被一个电子占据的概率 为为n 称为电子的费米分布函数称为电子的费米分布函数, , 即费米能级即费米能级( )f E01( )1FE Ek Tf Ee( )f EFE费米分布函数

15、费米分布函数n当当 时时q若若 ，则，则q若若 ，则，则l在热力学温度为在热力学温度为0 0度时，费米能级度时，费米能级 可看成量子态是否可看成量子态是否被电子占据的一个界限，被电子占据的一个界限， 以下的能级都是被填满的，以下的能级都是被填满的， 以上的能级都是空的。以上的能级都是空的。 n当当 时时q若若 ，则，则q若若 ，则，则q若若 ，则，则l费米能级是电子占据几率费米能级是电子占据几率等于等于50%50%的能级，的能级，FEE( )1f E FEE( )0f E FE0TK0TKFEEFEEFEE( )1/2f E ( )1/2f E ( )1/2f E FEFE01( )1FE E

16、k Tf EeE-EF如何理解费米能级？1） 以下的能级基本上是被电子填满的，以下的能级基本上是被电子填满的， 以上的能级基本上以上的能级基本上是空的，对于一个未被电子填满的能级而言，可以推测它是空的，对于一个未被电子填满的能级而言，可以推测它必定就在必定就在 附近。附近。FEFEFE2）费米能级能起到衡量能级被电子占据的几率大小的作用。）费米能级能起到衡量能级被电子占据的几率大小的作用。 下面定量计算费米分布。例如室温下面定量计算费米分布。例如室温300 K300 K，在，在 上下改上下改0.05eV0.05eV、0.1eV0.1eV、 0.12eV 0.12eV ：0.0250.050.0

17、250.100.02551()0.5011(0.05)0.12118.63 103000.0(0.10)0.51202FFFEEFFf Eef Eef EekTeVeVFE01( )1FE Ek Tf Ee由于费米分布在 两侧是对称的，可知FE(0.05)0.88Ff E (0.10)0.98Ff E 以上计算说明，f(E)变化剧烈的部分通常只在离 左右为0.1eV的区间，由f(E)=1很快过渡到f(E)=0FE如何理解费米能级？3）一般情况下，费米能级处于导带底和价带顶之间，即位于）一般情况下，费米能级处于导带底和价带顶之间，即位于禁带之中。禁带之中。钠的能带结构 导带导带 禁带禁带 由于钠

18、只有由于钠只有1 1个个3s3s电子，所以电子，所以在在3s3s价带上，只有一半的能价带上，只有一半的能级被电子所占据。自然，这级被电子所占据。自然，这些被电子占据的能级应该是些被电子占据的能级应该是能量较低的能级，而能量较低的能级，而3s3s价带价带中能量较高的处于上方的能中能量较高的处于上方的能级很少有电子占据。级很少有电子占据。几种元素的能带结构几种元素的能带结构能带重叠现象能带重叠现象 镁的能带结构镁的能带结构 镁原子的核外电子结构为镁原子的核外电子结构为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 2。像镁这样的。像镁这样的周期表周期表AA族元素的最外层族元素的最外层3s3s

19、轨道有轨道有2 2个电子，所以按个电子，所以按理说它的理说它的3s3s能带就会被电能带就会被电子全部占满。但是，由于子全部占满。但是，由于固体镁的固体镁的3p3p能带与能带与3s3s能带能带有重叠，这种重叠使得电有重叠，这种重叠使得电子能够激发到子能够激发到3s3s和和3p3p的重的重叠能带里的高能级，所以叠能带里的高能级，所以镁具有导电性。镁具有导电性。 金刚石中碳的能带结构金刚石中碳的能带结构 周期表周期表AA族元素，如碳、硅、族元素，如碳、硅、锗、锡，根据前面的讨论，这锗、锡，根据前面的讨论，这些元素的些元素的p p能带没有被电子充满，能带没有被电子充满，似乎应该具有良好的导电性。似乎应

20、该具有良好的导电性。但实际情况却不是这样。这些但实际情况却不是这样。这些元素的能带结构发生比较复杂元素的能带结构发生比较复杂的变化，即杂化。的变化，即杂化。 在金刚石的价带和导带之间有一个较大的禁带Eg。很少有电子具有足够的能量，能够从价带跃迁到导带去。所以金刚石的电导率很低。 虽然锗、硅和锡的能带结虽然锗、硅和锡的能带结构与金刚石相似，但这些构与金刚石相似，但这些材料的禁带宽度材料的禁带宽度E Eg g 较小。较小。实际上，锡的禁带宽度小实际上，锡的禁带宽度小得使它具有类似导体的导得使它具有类似导体的导电性。而禁带宽度电性。而禁带宽度E Eg g稍大一稍大一点的锗和硅成了典型的半点的锗和硅成

21、了典型的半导体。导体。 绝缘体的能带结构与半导体相似，价带上都排满了电绝缘体的能带结构与半导体相似，价带上都排满了电子，而导带上则没有电子。不同之处在于，许多半导子，而导带上则没有电子。不同之处在于，许多半导体的禁带宽度为体的禁带宽度为0.1-3eV0.1-3eV，而绝缘体的禁带宽度则为，而绝缘体的禁带宽度则为4-5eV4-5eV。不过，并没有一个严格的禁带宽度数值以截。不过，并没有一个严格的禁带宽度数值以截然区别半导体和绝缘体。然区别半导体和绝缘体。 一些材料的禁带宽度一些材料的禁带宽度Eg（eV）材料材料禁带宽度禁带宽度EgC(金刚石金刚石)5.48Si1.12Ge0.67Sn（灰锡）（灰

22、锡） 0.08GaAs1.35InAs0.36TiO2(锐钛矿锐钛矿)3.2ZnO3.2In2O32.5SrTiO33.2ZrO25.0例：估计金刚石、硅、锗、灰锡这四种材料的电子在室温（300 K）下进入导带的几率。固体物理可以证明，半导体材料的费米能级位于禁带中央，所以，电子必须获得至少 的能量才能进入导带。12FgEE472.70.025100.550.02560.2350.0250.040.0251( )1.2 1011( )2.5 1011( )1.5 1011( )0.171FFFFFFFFEEEEEEEEf Eef Eef Eef Eegggg金刚石：E =5.4eV 硅：E =

23、1.1eV 锗：E =0.67eV 灰锡：E =0.08eV 由此可见，金刚石为绝缘体，灰锡为导体，硅和锗则为半导体01( )1FE Ek Tf Ee 半导体的导电机理半导体的导电机理是：半导体价带中的电是：半导体价带中的电子受激发后从满价带跃迁空导带中，跃迁电子子受激发后从满价带跃迁空导带中，跃迁电子可在导带中自由运动，传导电子的负电荷；同可在导带中自由运动，传导电子的负电荷；同时，在满价带中留下空穴，空穴可按电子运动时，在满价带中留下空穴，空穴可按电子运动相反的方向运动而传导正电荷。相反的方向运动而传导正电荷。（三）半导体的导电理论（三）半导体的导电理论 因此，半导体的导电来源于电子和空穴

24、的运因此，半导体的导电来源于电子和空穴的运动，电子和空穴都是半导体中导电的载流子。动，电子和空穴都是半导体中导电的载流子。 1 1、半导体分类、半导体分类 半导体按成分分可分为元素半导体和化合半导体按成分分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。元素半导体又可分为物半导体两大类。元素半导体又可分为本征半本征半导体和杂质半导体导体和杂质半导体。化合物半导体又可分为合。化合物半导体又可分为合金、化合物、陶瓷和有机高分子四种半导体。金、化合物、陶瓷和有机高分子四种半导体。 本征半导体本征半导体是指高纯度，无缺陷的元素半是指高纯度，无缺陷的元素半导体。其杂质含量小于十亿分之一个。本征半导体。其杂质含量小

25、于十亿分之一个。本征半导体中，主要的是硅、锗和金刚石。导体中，主要的是硅、锗和金刚石。1 1、本征半导体及载流子浓度计算本征半导体及载流子浓度计算00npq无任何杂质和缺陷的半导体无任何杂质和缺陷的半导体本征载流子浓度本征载流子浓度00np021/200gEk TinnpA e200in pn 杂质半导体是利用将杂质元素掺入纯元素杂质半导体是利用将杂质元素掺入纯元素中，把电子从杂质能带激发到导带上或者把电中，把电子从杂质能带激发到导带上或者把电子从价带激发到杂质能带上。从而在价带中产子从价带激发到杂质能带上。从而在价带中产生空穴激发。而按掺杂元素的价电子和纯元素生空穴激发。而按掺杂元素的价电子

26、和纯元素价电子的不同分，杂质半导体又可分为价电子的不同分，杂质半导体又可分为n型和型和P型半导体型半导体。2 2、杂质半导体及载流子浓度计算杂质半导体及载流子浓度计算n型半导体型半导体：IVA族元素族元素(C、Si、Ge、Sn)中掺以中掺以VA族元素族元素(P、As、Sb、Bi)后，造成掺杂元素的后，造成掺杂元素的价电子多于纯元素的价电子，其导电机理是价电子多于纯元素的价电子，其导电机理是电电子导电子导电占主导。占主导。p型半导体型半导体：在：在IVA族元素中掺以族元素中掺以B族元素族元素(B)，掺杂元素价电子少于纯元素价电子。二者原子间掺杂元素价电子少于纯元素价电子。二者原子间生成共价键后，

27、缺一个电子，而在价带中产生过生成共价键后，缺一个电子，而在价带中产生过量空穴，其导电机理是量空穴，其导电机理是空穴导电空穴导电为主。为主。施主施主：掺入在半导体中的杂质原子，能够向半导体中：掺入在半导体中的杂质原子，能够向半导体中提供导电的电子，并成为带正电的离子。如提供导电的电子，并成为带正电的离子。如SiSi中的中的P P和和As As N型半导体型半导体P半导体的掺杂半导体的掺杂DEDECEVE施主能级施主能级杂质电离：正电中心磷离子对多余价电子的束缚比共价键作杂质电离：正电中心磷离子对多余价电子的束缚比共价键作用弱得多，这种电子仅需很少的能量成为导电电子，在晶格用弱得多，这种电子仅需很

28、少的能量成为导电电子，在晶格中自由运动，这一过程称为中自由运动，这一过程称为杂质电离杂质电离。杂质电离能：弱束缚电子成为导电电子所需的能量。杂质电离能：弱束缚电子成为导电电子所需的能量。杂质电离能举例：杂质电离能举例： 硅中的磷：硅中的磷： 0.044； 硅中的砷：硅中的砷： 0.049用能带图表示施主杂质的电离：用能带图表示施主杂质的电离： + + +Eg=1.1eVEcEvEDED施主能级施主能级导带导带价带价带受主受主：掺入在半导体中的杂质原子，能够向半导体中：掺入在半导体中的杂质原子，能够向半导体中提供导电的空穴，并成为带负电的离子。如提供导电的空穴，并成为带负电的离子。如SiSi中的

29、中的B BP型半导体型半导体B半导体的掺杂半导体的掺杂CEVEAEAE受主能级受主能级杂质半导体载流子浓度杂质半导体载流子浓度0( )112DFDDDDEEk TNnN fEen施主能级上的电子浓度（没电离的施主浓度）施主能级上的电子浓度（没电离的施主浓度）n受主能级上的电子浓度（没电离的受主浓度）受主能级上的电子浓度（没电离的受主浓度）0( )112FAAAAAEEk TNpN fEe杂质半导体载流子浓度杂质半导体载流子浓度12() exp ()/ 211()ln22DDecDCDCFCDDNEnN NEEkTNEEEkTNe设单位体积中有个施主原子，施主能级为，则导带中的电子浓度n 和费米

30、能级为n n型半导体的载流子主要为导带中的电子型半导体的载流子主要为导带中的电子12() exp ()/ 211()ln22AAhvAAVAFVAVNEnN NEEkTNEEEkTNh设单位体积中有个施主原子，施主能级为，则价带中的空穴浓度n 和费米能级为p p型半导体的载流子主要为价带中的空穴型半导体的载流子主要为价带中的空穴 一块单晶半导体中，一部分掺有受主杂质是一块单晶半导体中，一部分掺有受主杂质是P型半导体，另一部分掺有施主杂质是型半导体，另一部分掺有施主杂质是N型半导体型半导体时，时，P 型半导体和型半导体和N型半导体的交界面附近的过渡型半导体的交界面附近的过渡区称区称PN结。结。P

31、N结有结有同质结和异质结同质结和异质结两种。用同两种。用同一种半导体材料制成的一种半导体材料制成的PN结叫结叫同质结同质结，由禁带宽，由禁带宽度不同的两种半导体材料制成的度不同的两种半导体材料制成的PN结叫结叫异质结异质结。(四四) PN 结结载流子载流子从浓度大向浓度小的区域扩散，称从浓度大向浓度小的区域扩散，称扩散运动扩散运动，形成的电形成的电流称流称扩散电流。扩散电流。N区留下带正电的电离施主，区留下带正电的电离施主，P区留下带负电的电离受主，在区留下带负电的电离受主，在N区和区和P区交界面两侧形成带正、负电荷的区域，称为区交界面两侧形成带正、负电荷的区域，称为空间电荷区。空间电荷区。空

32、间电荷区中正负电荷形成的电场，由空间电荷区中正负电荷形成的电场，由N区指向区指向P区，称为区，称为自建电场。自建电场。自建电场引起电子和空穴的自建电场引起电子和空穴的漂移运动，漂移运动，方向与扩散运动方向方向与扩散运动方向相反。相反。内电场内电场阻止阻止多子多子扩散扩散 因浓度差因浓度差多子（多数载流子）的扩散运动多子（多数载流子）的扩散运动由由杂质离子杂质离子( (受主及施主受主及施主) )形成空间电荷区形成空间电荷区空间电荷区形成内电场空间电荷区形成内电场内电场内电场促进促进少子少子（少数载流子）（少数载流子）漂移漂移扩散运动扩散运动多子从浓度大向浓度小的区域扩散多子从浓度大向浓度小的区域

33、扩散, 称扩散运动称扩散运动扩散运动产生扩散电流扩散运动产生扩散电流漂移运动漂移运动自建电场引起少子漂移运动，自建电场引起少子漂移运动，漂移运动产生漂移漂移运动产生漂移电流。电流。动态平衡动态平衡扩散电流扩散电流= =漂移电流，漂移电流，PNPN结内总电流结内总电流=0=0。PN PN 结结稳定的空间电荷区稳定的空间电荷区 又称高阻区又称高阻区 也称耗尽层也称耗尽层 V V 内电场的建立，使内电场的建立，使PNPN结中产生电结中产生电位差。从而形成接触电位位差。从而形成接触电位V V 接触电位接触电位V V 决定于材料及掺杂浓度决定于材料及掺杂浓度硅：硅： V V =0.7=0.7锗：锗： V

34、 V =0.2=0.21. PN1. PN结加正向电压时的导电情况结加正向电压时的导电情况 外电场方向与外电场方向与PN结内电结内电场方向相反，削弱了内电场方向相反，削弱了内电场。于是内电场对多子扩场。于是内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。电流加大。 扩散电流远大于漂移电扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影流，可忽略漂移电流的影响。响。PN结呈现低阻性。结呈现低阻性。P区的电位高于区的电位高于N区的电位，称为加区的电位，称为加正向电压正向电压，简称，简称正偏正偏；内内外外此时，电子将源源不断的从此时，电子将源源不断的从N N区扩散到区扩散到P P区，空穴

35、则从区，空穴则从P P区扩散到区扩散到N N区。区。2. PN2. PN结加反向电压时的导电情况结加反向电压时的导电情况 外电场与外电场与PN结内电场方向结内电场方向相同，增强内电场。相同，增强内电场。内电场对内电场对多子扩散运动阻碍增强，扩散多子扩散运动阻碍增强，扩散电流大大减小。少子在内电场电流大大减小。少子在内电场的作用下形成的漂移电流加大的作用下形成的漂移电流加大。此时。此时PN结区少子漂移电流结区少子漂移电流大于扩散电流，可忽略扩散电大于扩散电流，可忽略扩散电流。流。 PN结变宽结变宽PN结呈现高阻性结呈现高阻性P区的电位低于区的电位低于N区的电位，称为加区的电位，称为加反向电压反向

36、电压，简称，简称反偏反偏；内内外外N N区中空穴（少子）一旦达到空间电荷区中空穴（少子）一旦达到空间电荷区边界，就要被电场拉向区边界，就要被电场拉向P P区，构成区，构成PNPN节的反向电流，电流值会很小，方向节的反向电流，电流值会很小，方向是由是由N N区流向区流向P P区。区。由此可以得出结论：由此可以得出结论：PN结结具有单向导电性。具有单向导电性。PN结加正向电压时，呈现低结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电阻，具有较大的正向扩散电流；电流；PN结加反向电压时，呈现高结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电阻，具有很小的反向漂移电流。电流。晶体管的电流放大作用三极管的内部结构：三极管的内部结构：三个极三个极 三个区三个区 两个两个PN结结