《常用半导体》课件

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1、第一章常用半导体器件☆1.1半导体基础知识☆1.2PN结☆1.3半导体二极管☆1.4特殊二极管—稳压管☆1.5半导体三极管☆1.6场效应管理论基础材料器件1.1半导体基础知识☆半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。☆常用的半导体材料：（1）元素半导体：硅14(Si)、锗32(Ge)；（2）化合物半导体：砷化镓(GaAs)。价电子常用的半导体有单原子，也有化合物的，我们常见的半导体材料为单原子中的硅(Si)和锗(Ge)。一、半导体的导电特性热敏性：半导体受热时，其导电能力增强。利用这种特性，有些对温度反应特别灵敏的半导体可做成热电传感器光敏性：

2、半导体光照时，其导电能力增强。利用这种特性，有些对光特别敏感的半导体可做成各种光敏元件。掺杂特性：在纯净的半导体材料中，掺杂微量杂质，其导电能力大大增强。（可增加几十万至几百万倍）二、半导体的分类半导体P型半导体(空穴型）杂质半导体N型半导体（电子型）本征半导体价电子本征半导体：对半导体提纯，使之成为单晶体结构，这种纯净的晶体叫本征半导体。三、半导体的结构及导电方式共价键结构—每个价电子为两个相邻原子核所共有。本征激发——在室温下，少数价电子因热激发而获得足够的能量，因而脱离共价键的束缚成为自由电子。同时在原来的共价键中留下一个空位，称为“空穴”。自由电子数

3、=空穴数自由电子和空穴统称为载流子●●●●如果在本征半导体两端外加一电场，则：导电方式：电子电流空穴电流SiSiSiSiSiSi外电场自由电子在电场的作用下定向移动形成电子电流共价健中的价电子在外电场的力的作用下挣脱共价键的束缚，沿与外电场方向相反方向填补空穴，就好像空穴沿与外电场方向相同的方向作定向运动，形成电流，这个电流称为空穴电流。本征半导体中有两种载流子，分别为自由电子和空穴。在电场的作用下两种载流子分别形成电子电流和空穴电流，它们电流方向一致。它们的电流和称为半导体的电流。结论：本征半导体中电流的大小取决于自由电子和空穴的数量，数量越多，电流越大。

4、而当光照和加热时，载流子的数量都会增加，这也说明了光敏性和热敏性。四、杂质半导体本征半导体的导电能力是很弱的，如果在本征半导体中掺入微量的其它元素就会使半导体的导电性能发生显著变化。杂质——一些微量元素的原子杂质半导体——掺入杂质的半导体杂质半导体分类——N型半导体、P型半导体N型半导体（电子型半导体）在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，砷，锑，可形成N型半导体,也称电子型半导体。SiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiP热激发产生的自由电子掺杂磷产生的自由电子杂质原子提供电子，故称为施主原子掺杂磷产生的自由电子数>>热激发产生的自由电子数N型半导体

5、中自由电子数>>空穴数自由电子为N型半导体的多数载流子（多子），空穴为N型半导体的少数载流子（少子）空间电荷多子简化图：P型半导体（空穴型半导体）往本征半导体中掺杂三价杂质，如硼，形成的杂质半导体。SiSiSiSiSiB热激发产生的空穴掺杂硼产生的空位杂质原子因能吸收电子，故称为受主原子掺杂硼产生的空穴数>>热激发产生的空穴数P型半导体中空穴数>>自由电子数P型半导体中空穴是多数载流子，主要由掺杂形成；自由电子是少数载流子，由热激发形成。SiSiSiSiSiB简化图：掺入杂质对本征半导体的导电性有很大的影响。一些典型的数据如下:T=300K室温下,本征硅的电

6、子和空穴浓度:n=p=1.4×1010/cm3掺杂后N型半导体中的自由电子浓度:n=5×1016/cm3本征硅的原子浓度:4.92×1022/cm3以上两个浓度基本上依次相差106/cm31、在杂质半导体中，多子主要由杂质原子提供，少子是本征激发而产生的。2、半导体的电流基本上是多子的电流。3、少子对温度非常敏感；而多子的浓度基本上等于杂质原子的浓度，所以受温度影响不大。小结：1.2PN结一、PN结的形成内电场空间电荷区PN电子空穴因浓度差多子产生扩散运动形成空间电荷区形成内电场(NP)阻止多子扩散促使少子漂移动态平衡形成PN结PN二、PN结的特性——单向

7、导电性规定：P区接电源正，N区接电源负为PN结加正向电压N区接电源正，P区接电源负为PN结加反向电压单向导电性PN结加正向电压时（正偏），导通PN结加反向电压时（反偏），截止PN++++++1、PN结加正向电压时的导电情况PN结加正向电压时，外加的正向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN结内电场方向相反，削弱了内电场。于是,内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响，PN结呈现低阻性。其理想模型：开关闭合内电场外电场2、PN结加反向电压时的导电情况内电场外电场外加的反向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN结

8、内电场方向相同，加强了内电场。内电场对多子扩散运动的