电子技术 教学课件 作者 李少纲 第一章 半导体器件.ppt

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1、第一章半导体器件第一节半导体基本知识第二节二极管第三节特殊二极管第四节晶体管一、理解PN结的单向导电性，晶体管的电流分配和电流放大作用；二、了解二极管、稳压管和晶体管的基本构造、工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；三、会分析含有二极管的电路。本章要求第一节半导体基本知识半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。一、本征半导体完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。1、本征半导体的晶体结构晶体中原子的排列方式SiSiSiSiSiSi硅单晶中的共价健结构SiSiSiSiSiSi共价键：相邻两个原子共用一对最外层电子（价电子）的组合称为共价键。自

2、由电子：共价键中的电子获得一定能量（温度升高或受光照）后，挣脱共价键的束缚（本征激发），形成自由电子。空穴：电子挣脱共价键的束缚形成自由电子后，共价键中留下一个空位，称为空穴。空穴带正电。一、本征半导体第一节半导体基本知识2、本征半导体中的两种载流子电子载流子空穴本征半导体中的电流电子电流空穴电流外电场作用3、本征半导体中载流子的浓度（1）自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。（2）本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差；（3）温度愈高，载流子的数目愈多,半导体的导电性

3、能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。一、本征半导体第一节半导体基本知识半导体的导电特性：(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变(可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等)。热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强一、本征半导体第一节半导体基本知识二、P型半导体和N型半导体掺入微量杂质，可使半导体导电性能大大增强。按掺入杂质元素不同，可形成N型半导体和P型半导体。1、P型半导体

4、(掺入硼B)B原子与相邻的Si原子形成共价键时，少一个电子而形成一个空位（中性）相邻原子中的价电子很容易受到热或其他的激发填补这个空位，产生一个空穴B-B原子接受一个电子形成带负电的离子多数载流子--空穴少数载流子—自由电子2、N型半导体(掺入磷P)P原子与相邻的Si原子形成共价键时，多一个电子在常温下多余电子很容易形成自由电子P+P原子失去一个电子形成带正电的离子多数载流子---自由电子少数载流子--空穴注意（1）无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性；（2）掺杂半导体中的多子大部分由掺杂的杂质提供；（3）掺杂半导体中多子的数量远远大于少子的数量。

5、1.在杂质半导体中多子的数量与（a.掺杂浓度、b.温度）有关。2.在杂质半导体中少子的数量与（a.掺杂浓度、b.温度）有关。3.当温度升高时，少子的数量（a.减少、b.不变、c.增多）。abcba4.在外加电压的作用下，P型半导体中的电流主要是，N型半导体中的电流主要是。（a.电子电流、b.空穴电流）三、PN结及其单向导电性1、PN结的形成多子的扩散运动内电场少子的漂移运动浓度差P型半导体N型半导体内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。扩散的结果使空间电荷区变宽。空间电荷区也称PN结扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，空间电荷区的厚度固

6、定不变。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－形成空间电荷区2、PN结的单向导电性（1）PN结外加正向电压导通PN结变窄外电场IF内电场被削弱，多子的扩散加强，形成较大的扩散电流。PN结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。内电场PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–（2）PN结外加反向电压截止外电场内电场PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－–+PN结变宽内电场被加强，少子的漂移加强

7、，由于少子数量很少，形成很小的反向电流。IR温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。PN结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，PN结处于截止状态。第二节二极管一、基本结构触丝阳极引线N型锗片阴极引线外壳(a)点接触型结面积小、结电容小、正向电流小，高频性能好。一般用于高频小功率的电路或数字电路中的开关元件。铝合金小球N型硅阳极引线PN结金锑合金底座阴极引线(b)面接触型结面积大、正向电流大、结电容大，工作频率较低，一般用于低频电路或整流电路。阴极阳极(c)符号VD二、伏安特性硅管0.5V,锗管0.1V。反向击穿电压U(BR)导通压降

8、外加电压大于死区电压二极管才能导通。外加电压大于反向击穿电压二极管