第一章_半导体器件

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1、第一章半导体器件教学目标第一节晶体二极管第二节晶体三极管第三节场效应晶体管教学目标1.掌握:PN结的基本原理及其特性；晶体二极管的基本特性；晶体二极管和晶体三极管器件的外形和电路符号；三极管的电流分配关系2.理解：二极管的伏安特性曲线和主要参数；三极管的放大作用和主要参数3.了解：半导体的基本物理知识；三极管、场效应晶体管的结构、场效应晶体管的分类返回第一节晶体二极管一、半导体的基本知识1.什么是半导体半导体，简言之，就是电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质。用半导体材料做成的器件称为半导体管，通常也叫做晶体管。下一页返回第一节晶体二极管2

2、.半导体的分类按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类:硅和锗是最常用的元素半导体化合物半导体包括Ⅲ-Ⅴ族化合物（砷化镓、磷化镓等）、Ⅱ-Ⅵ族化合物（硫化锌等）、氧化物（锰、铬、铁、铜的氧化物）、以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体（镓砷磷等）下一页返回上一页第一节晶体二极管不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。这种半导体有两种数目相等的载流子参与导电，一种是带负电荷的自由电子，一种是带正电荷的空穴，将它们合称为电子空穴对，这种由于电子一空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。通过扩散工艺，在本征半导体中掺入少量合适的杂质元素，

3、可得到杂质半导体。根据掺入杂质的不同，可得到两种不同类型的半导体:N型半导体和P型半导体各种半导体之间的关系如图1-1所示下一页返回上一页第一节晶体二极管二、PN结合晶体二极管的结构和特性1.PN结如果在硅或锗本征半导体中采用掺杂工艺，使半导体的一边形成P型半导体，另一边形成N型半导体，则在这两种导电性能相反的半导体交界面上，将形成一个特殊的接触面，称为PN结。如图1-2(a)所示。将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上，在无外电场和其他激发作用下，参与扩散运动的多子数目等于参与漂移运动的少子数目，从而达到动态平衡下一页返回上一页第一节晶体二极管2.晶

4、体二极管的结构和电路符号晶体二极管又称半导体二极管，简称二极管。它是将PN结用外壳封装起来，并从P区电极为正极，从N区引出电极为负极构成的。其结构和符号见图1-2(b).常见的二极管的外形如图1-3所示3.二极管的单向导电性（1）正向特性二极管正极接高电位，负极接低电位，二极管导通，正向偏置。但是只有当正向电压达到某一数值时（“门槛电压”）二极管才能真正导通下一页返回上一页第一节晶体二极管（2）反向特性在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。二极管处于反向偏置时

5、，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。下一页返回上一页第一节晶体二极管4.二极管的伏安特性曲线加在二极管两端的电压VD和流过二极管的电流ID的关系曲线称为伏安特性曲线(1)二极管的正向特性曲线如图1-4中第一象限所示，主要特点是：正向电压较小时，二极管处于截止状态，OA段，称这一段为死区当正向电压超过Vth后，电流随电压迅速增长。正向电流开始急剧增大时管子两端压降变化不大，称为饱和压降下一页返回上一页第一节晶体二极管(2)二极管的反向特

6、性曲线如图1-4中第三象限所示，主要特点是：二极管加反向电压时，PN结反偏，形成很小的反向电流IR（3）反向击穿特性当反向电压增大到超过某一直时，反向电流突然急剧增大，这种现象为反向击穿反向击穿后，电流过大会使管子损坏。因此除稳压管外，正常使用的二极管，是不允许出现这种现象的。下一页返回上一页第一节晶体二极管三、晶体二极管器件的参数及分类1.二极管的主要参数(1)最大整流电流IFM最大整流电流是指二极管长时间使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。当电流超过这个允许值时，二极管会因过热而烧坏，使用时务必注意。(2)最高反向工作电压VRM指二极管在使用时允

7、许加上的最高反向电压。如果超过此值二极管可能被击穿。一般是反向击穿电压的1/2或2/3。下一页返回上一页第一节晶体二极管(3)反向电流IR又称反向漏电流，它是指二极管在加上反向电压时的反向电流值。反向电流大，说明单向导电性能差，并且受温度的影响大。(4)最高工作频率fM：fM是保证二极管能起单向导电性时的最高工作频率。如果通过二极管的电流的频率大于此值，它将影响二极管的单向导电性。下一页返回上一页第一节晶体二极管2.二极管的分类(1)按材料不同，一般分为硅二极管和锗二极管。(2)按内部结构不同，一般分为点接触型和面接触型。如图1-5所示。(3)按用途不同，

8、一般分为普通二极管和特殊二极管。普通二极管是利用二极管的单向导电性