導(dǎo)體有哪些

時(shí)間：2021-10-30 16:37:27

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[導(dǎo)讀]半導(dǎo)體的全部類型有哪些?

先糾正一下，半導(dǎo)體指的是導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料，常見的有硅、鍺、碳化硅、氮化鎵等，一般說半導(dǎo)體都是說半導(dǎo)體材料，三極管、二極管是半導(dǎo)體器件。

不管哪個(gè)，種類都挺多的，抽常見的說一下。

半導(dǎo)體材料，最基本的有三種類型：本征半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體、N型半導(dǎo)體。

本征半導(dǎo)體：材料完全純凈，不含雜質(zhì)，晶格完整，因?yàn)閮?nèi)部的共價(jià)鍵被本征激發(fā)(部分價(jià)帶中的電子越過禁帶進(jìn)入空帶，形成能在外部電場(chǎng)下自由移動(dòng)的電子和空穴)而導(dǎo)電。想要理解半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性就必須要有這么一個(gè)電子-空穴對(duì)的概念，簡(jiǎn)單來講，電子導(dǎo)電就是自由電子(帶負(fù)電)的移動(dòng)，空穴導(dǎo)電就是共價(jià)鍵中的電子移動(dòng)到附近的空穴中，表現(xiàn)為空穴(帶正電)在移動(dòng)。

N型半導(dǎo)體：向本征半導(dǎo)體中摻雜一定量的磷等五價(jià)元素的雜質(zhì)(施主雜質(zhì))，由于原子最外層電子數(shù)比硅等材料要多，在形成共價(jià)鍵之后還會(huì)多余出一個(gè)電子，這個(gè)電子的激發(fā)能量遠(yuǎn)比價(jià)態(tài)的電子要低，所以N型半導(dǎo)體材料導(dǎo)電以自由電子為主(還是存在少量空穴)，這個(gè)過程中材料仍為電中性。

圖1 N型半導(dǎo)體材料導(dǎo)電過程示意圖(來自百度)

P型半導(dǎo)體：向本征半導(dǎo)體中摻雜一定量的硼等三價(jià)元素的雜質(zhì)(受主雜質(zhì))，由于原子最外層電子數(shù)比硅等材料要少，在形成共價(jià)鍵之后還會(huì)多余出一個(gè)空穴，這個(gè)空穴的能級(jí)接近價(jià)帶中的電子能級(jí)，價(jià)帶中的電子很容易受激發(fā)遷移到這里，所以N型半導(dǎo)體材料導(dǎo)電以空穴載流子為主(還是存在少量電子)，這個(gè)過程中材料仍為電中性。

圖2 P型半導(dǎo)體材料導(dǎo)電過程示意圖(來自百度)

講完半導(dǎo)體材料再來講一下半導(dǎo)體器件中最基本的結(jié)構(gòu)——PN結(jié)。

顧名思義，PN結(jié)就是將一塊P型半導(dǎo)體材料和一塊N型半導(dǎo)體材料組合在一起(換句話說把一塊本征半導(dǎo)體材料的兩個(gè)部分分別進(jìn)行P型、N型的摻雜)。

N型區(qū)電子多(即多子)空穴少(即少子)，P型區(qū)空穴多(即多子)電子少(即少子)。

在不同半導(dǎo)體材料的接觸面上，由于多子濃度不同產(chǎn)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，P型材料中的空穴和N型材料中的電子會(huì)形成電子-空穴對(duì)(電中性)，P型材料因失去空穴(接受電子)而帶上負(fù)電，N型材料因失去電子而帶上正電，這樣子在半導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)形成一個(gè)空間電荷區(qū)。

空間電荷區(qū)的電場(chǎng)方向與多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)方向相反，抑制多子的擴(kuò)散，同時(shí)這個(gè)電場(chǎng)將使N型區(qū)的少子空穴向P型區(qū)漂移，使P型區(qū)的少數(shù)載流子電子向N型區(qū)漂移，漂移運(yùn)動(dòng)的方向正好與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的方向相反。

從N區(qū)漂移到P區(qū)的空穴補(bǔ)充了原來交界面上P區(qū)所失去的空穴，從P區(qū)漂移到N區(qū)的電子補(bǔ)充了原來交界面上N區(qū)所失去的電子，這就使空間電荷減少，內(nèi)電場(chǎng)減弱。

最后擴(kuò)散與漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，形成了一個(gè)離子薄層，即PN結(jié)。

圖3 PN結(jié)導(dǎo)電原理示意圖

PN結(jié)就是二極管的基礎(chǔ)。

顯然，當(dāng)P區(qū)加正電壓，N區(qū)加負(fù)電壓時(shí)，漂移運(yùn)動(dòng)被抑制，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，此時(shí)載流子主要為多子，導(dǎo)電性能強(qiáng)，器件導(dǎo)通;當(dāng)P區(qū)加負(fù)電壓，N區(qū)加正電壓時(shí)，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)被抑制，漂移運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，此時(shí)載流子主要為少子，導(dǎo)電性能弱強(qiáng)，器件關(guān)斷，僅有極小的反向?qū)娏鳌?

簡(jiǎn)單講完了半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)，再來講常見的半導(dǎo)體器件類型。

主要有：

1.晶閘管及其派生器件(逆阻型晶閘管SCR、逆導(dǎo)型晶閘管RCT、光控晶閘管LCT、雙向晶閘管TRIAC)

2.雙極結(jié)型體管BJT(Bipolar Junction Transistor)

3.J型場(chǎng)效應(yīng)管JFET(Junction gate Field Effect Transistor)

4.金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 MOSFET ( Metal Oxide Semi-Conductor Field Effect Transistor)

5.V型槽場(chǎng)效應(yīng)管 VMOS (Vertical Metal Oxide Semiconductor )

6 絕緣門極雙極型晶體管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)

7.門極可關(guān)斷晶閘管GTO(Gate-Turn-Off Thyristor)

8.MOS控制晶閘管MCT(MOS-Controlled Thyristor)

9.集成門極換流晶閘管IGCT(Integrated Gate-Commutated Thyristor)

因?yàn)樘?，所以直接上結(jié)論，有疑問自己直接百度吧。