电子电路教案-常用半导体器件-

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1、电子电路教案1-常用半导体器件1-3第一章常用半导体器件§1-1晶体二极管一、半导体基础知识1.定义物质按导电能力的强弱可以分为：①导体：导电性能良好，金属类物质。②半导体：一般条件下不能导电，陶瓷、玻璃、橡胶、塑料等。③绝缘体：导电性能介于导体和绝缘体之间，硅、锗等。2.由于用作半导体材料的硅和锗必须是原子排列完全一致的单晶体，所以半导体管通常也称为晶体管。3.影响半导体导电能力的因素①掺入的杂质②温度③光照4.本征半导体即纯净的单晶半导体，其内部存在数量相等的两种载流子：①带负电的自由电子②带正电的空穴制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.99999

2、99%，常称为“九个9”。它在物理结构上呈单晶体形态。补充：硅原子空间排列及共价键结构平面示意图(a)硅晶体的空间排列(b)共价键结构平面示意图⑴本征半导体的共价键结构硅和锗是四价元素，在原子最外层轨道上的四个电子称为价电子。它们分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。共价键中的价电子为这些原子所共有，并为它们所束缚，在空间形成排列有序的晶体。这种结构的立体和平面示意图见上页图。⑵电子空穴对当导体处于热力学温度0K时，导体中没有自由电子。当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子自由电子产生的同时，在其

3、原来的共价键中就出现了一个空位，原子的电中性被破坏，呈现出正电性，其正电量与电子的负电量相等，人们常称呈现正电性的这个空位为空穴。⑶空穴的移动自由电子的定向运动形成了电子电流，空穴的定向运动也可形成空穴电流，它们的方向相反。只不过空穴的运动是靠相邻共价键中的价电子依次充填空穴来实现的。5.杂质半导体在纯净半导体中掺入微量合适的杂质元素，可使半导体的导电能力大大增强，按掺入的杂质元素不同，可以分为：①N型半导体：又称为电子型半导体多子：自由电子少子：空穴例如：单晶硅掺入微量磷元素→N型硅②P型半导体：又称为空穴型半导体多子：空穴少子：自由电子例如：单晶硅掺入微量

4、硼元素→P型硅二、晶体二极管的结构和特性1.二极管的结构和符号①结构②符号A.文字符号：V或VDB.图形符号：正极负极2.二极管的单向导电性①加正向电压时二极管导通：二极管正极电位高于负极电位特点：灯亮二极管处于正向偏置（正偏），内部呈现较小的电阻，有较大电流通过，此时为正向导通状态。图1②加反向电压时二极管截止：二极管正极电位低于负极电位特点：灯不亮二极管处于反向偏置（反偏），内部呈现很大的电阻，几乎无电流通过，此时为反向截止状态。图23.二极管的伏安特性曲线⑴正向特性①OA段：死区，外加正向电压很小，二极管呈现的电阻很大，正向电流几乎为零。Uon：使二极管

5、开始导通的临界电压，称为开启电压。一般硅二极管Uon为0.5V，锗二极管Uon为0.1V。②AB段：导通区，二极管的电阻变得很小，进入正向导通状态。正向压降：二极管正向导通后两端的正向电压。一般硅二极管正向压降为0.7V，锗二极管正向压降为0.3V。⑵反向特性①OC段：反向截止区，只有很小的电流，称为反向饱和电流或反向漏电流。反向电流越小，二极管的质量越好。②C点往下：反向击穿区，当反向电压增大到超过某一值时，反向电流急剧增大。UBR：反向击穿电压注意：加在二极管上的反向电压不允许超过击穿电压，否则会损坏，常用电阻与二极管串联进行限流。三、二极管的主要参数1.

6、二极管的分类⑴按材料分①硅二极管：受温度影响较小，工作较为稳定。②锗二极管：⑵按制造工艺分①点接触型：PN结面积小，结电容小，允许通过的电流小，常用于高频电路和小功率整流电路。②面接触型：PN结面积大，结电容大，允许通过的电流大，但只能在低频下工作，通常仅用作整流管。③平面型：结面积较小的可作为脉冲数字电路中的开关管，结面积较大的可用于大功率整流电路。⑶按用途分普通二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、热敏二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管等。2.二极管的型号①国产二极管的型号命名方法第一部分：用数字表示管的电极数目例如：2----二极管3---

7、-三极管第二部分：字母表示半导体管的材料和极性例如：A----N型锗管；B----P型锗管；C----N型硅管；D----P型硅管；E-----化合物。第三部分：字母表示半导体管的类型P-----普通管；Z-----整流管；W----稳压管；K----开关管；L-----整流管。第四部分：用数字表示半导体管的序号第五部分：用字母表示区别代号②国外二极管命名方法与我国不同，例如，1N开头的二极管都是美国制造或以美国专利在其他国家造的1S开头的则是日本注册的产品，后面数字是登记序号，通常数字越大，产品越新。1N4001、1N5408、1S1885。3.二极管的主要

8、参数①最大整流电流IFM：二极管长期运