《半导体基本器》word版

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1、第二章半导体基本器件第一节半导体二极管一、半导体基本知识1、半导体导电能力介于导体和绝缘体之间的物质，通称半导体。如：硅、锗以及大多数金属氧化物和硫化物等。纯净半导体具有以下特殊性能：①热敏性——温度升高时，半导体的导电能力明显增强。因此，可用来制成热敏元件，如：温度传感器、控制电饭煲的热敏元件等。②光敏性——受光线照射时，半导体的导电能力大为增强。因此，可用来制成光敏元件，如：发光管、受光管等。③掺杂性——掺入微量杂质，其导电能力提高几十万乃至几百万倍。因此可用来制成半导体器件。2．本征半导体（纯净半导体）由单一元素组成，并具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。

2、本征半导体在一定温度下，原子最外层的电子受热激发成为“自由电子（-）”，并留下“空穴（+）”。在外电场作用下，自由电子与空穴向相反方向运动形成电流。自由电子与空穴通称“载流子”。半导体受激发成对形成自由电子和空穴的同时，一部分空穴捕获自由电子，称为复合。常温下激发与复合动态平衡时，载流子较少，导电能力很差。温度越高，载流子越多，导电能力越强。3．掺杂半导体（型和半导体）+4+4+4+4+4+4+4+4+5自由电子N型半导体在本征半导体中掺入微量其它元素，形成两大类杂质半导体。一类是型半导体；另一类是型半导体。（1）型半导体在单晶硅或单晶锗中掺入少量价磷原子。磷原子

3、的最外层个价电子与相邻原子形成共价键；另一个价电子受原子束缚很小，很容易激发成自由电子。69在这种杂质半导体中，多数载流子为自由电子（-），少数载流子为空穴（+），故称为电子型半导体或称型半导体。自由电子导电是型半导体的主要导电形式。+4+4+4+4+4+4+4+4+3空穴P型半导体（2）型半导体在单晶硅或单晶锗中掺入少量价硼原子。硼原子的最外层个价电子与相邻原子形成共价键；缺一个价电子形成空穴（+）。在这种杂质半导体中，多数载流子为空穴（+），少数载流子为自由电子（-），故称为空穴型半导体或称型半导体。空穴导电是型半导体的主要导电形式。+-+++++++++++

4、++++++++-------------------P区N区空间电荷区内电场注意：虽然在杂质半导体中，型半导体多数载流子为自由电子（-），型半导体多数载流子为空穴（+），但是，从宏观看杂质半导体依然是电中性的。4、结的形成在一块纯净的半导体晶片上，采用特殊工艺方法，向两边分别掺入不同的杂质，便形成型和型半导体。扩散与复合案例一：水中加糖。说明扩散与复合的概念。强调：形成扩散的原因——浓度差。在界面上区空穴（+）向区扩散，留下负离子；区自由电子（-）向区扩散，留下正离子。两种半导体的界面上形成的空间电荷区，称为结。空间电荷区的正、负离子便产生内电场，由区指向区。强

5、调：内电场的两个作用，阻挡多子扩散和推动少子漂移。69多数载流子的扩散运动，形成扩散电流。在内电场作用下，少数载流子的漂移运动，形成漂移电流。扩散电流等于漂移电流时，达到动态平衡，净电流为零。此时，空间电荷区内可移动的载流子很少，呈现高电阻率。5、结的单向导电性如图，当区外接电源正极，区外接电源负极时（正向偏置），多数载流子扩散运动加强，空间电荷区变窄，内电场削弱，形成正向电流。正向电压越高，正向电流越大，结处于低阻状态，称为“导通”。如图，当区外接电源正极，区外接电源负极时（反向偏置），内电场增强，空间电荷区变宽，扩散电流被削弱，漂移电流加强，形成反向电流。反向

6、电流是少数载流子的移动，反向电流很小。结处于高阻状态，称为“截止”。----+++++-RPNI空间电荷区变宽PN结反向偏置++++++++------------+++++-RPNI空间电荷区变窄PN结正向偏置结加正压时导通，加反压时截止，称结的单向导电性。二、二极管的符号及其主要参数1、结构在一个结的两端各接出电极引线，加上管壳密封，就构成是半导体二极管。PN外壳(阴极)(阳极)阳极引线阴极引线+-图1.7692、类型①按工艺分：点接触型：二极管（锗管）所能通过的电流较小，承受反向电压较低，但其极间电容很小，高频性能较好。这类二极管主要用于高频电路，小功率场合

7、以及作为数字电路中的开关元件。面接触型：二极管（硅管）所能通过的电流较大，承受反向电压较高，但其极间电容很大，高频性能很差。这类二极管主要用于低频电路、整流电路。②按用途分：整流、检波、稳压、光电、开关等等图1.8二极管符号VD(阴极)+-③按材料分：硅管多为面接触型；锗管多为点接触型。3、二极管的符号4、二极管的伏安特性二极管的伏安特性曲线描述了结两端电压与流过结电流之间的关系。即反映电压和电流相互关系的图形曲线。0图1.9二极管的伏安特性曲线①正向导通当加正向电压较小时，结仍处于截止状态，电流几乎为零。当正向电压大于导通电压（开启电压）时，电流随电压增大而明显

8、增大。②反