ch4半导体二极管、三极管和场效应管

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1、本章重点和考点：1.二极管的单向导电性、稳压管的原理。2.三极管的电流放大原理，如何判断三极管的管型、管脚和管材。3.场效应管的分类、工作原理和特性曲线。1、什么是半导体4.1PN结一、半导体的基础知识绝缘体<导电能力<导体2、半导体的特点热敏性：T导电能力光敏性：光照导电能力掺杂后：导电能力下一页前一页第1-2页退出本章3.本征半导体纯净半导体被称为本征半导体。典型的半导体是硅Si和锗Ge，它们都是4价元素。硅原子锗原子硅和锗最外层轨道上的四个电子称为价电子。4.1PN结一、半导体的基础知识下一页

2、前一页第1-3页退出本章1）本征半导体的共价键结构在绝对温度T=0K时，所有的价电子都被共价键紧紧束缚在共价键中，不会成为自由电子4.1PN结一、半导体的基础知识因此本征半导体的导电能力很弱，接近绝缘体下一页前一页第1-4页退出本章+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子空穴T2）、本征激发当温度升高或受到光的照射时，束缚电子能量增高，有的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，在其原来的共价键中就出现了一个空位，称为空穴。这种现象就称为本征激发下一页前一页第1

3、-5页退出本章说明：1）由本征激发产生的自由电子——空穴对很少2）本征激发受温度的影响很大，温度每上升1度，自由电子——空穴的数目增大一倍。4.1PN结一、半导体的基础知识下一页前一页第1-6页退出本章+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子空穴4、两种载流子载流子：运载电流的粒子自由电子带负电荷电子流总电流两种载流子空穴带正电荷空穴流下一页前一页第1-7页退出本章5、复合自由电子失去能量又与共价键中的空穴结合当本征激发核复合达到动态平衡时，自由电子与空穴就维持在某一浓度。小结：1、半导体材料中

4、，自由电子和空穴都是载流子3、本征半导体中同时存在两种导电现象，电子导电和空穴导电，流过外电路的电流为电子电流＋空穴电流：I=IN+IP2、在本征半导体中本征激发产生的电子——空穴对很少，因而电路中产生的电流很小，但对温度敏感。4.1PN结一、半导体的基础知识下一页前一页第1-9页退出本章+4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键掺入五价原子占据Si原子位置在室温下就可以激发成自由电子在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半导体。1、N型半导体在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，砷等，称为N型半

5、导体。4.1PN结二、杂质半导体1）构成下一页前一页第1-10页退出本章多数载流子——自由电子，主要由掺杂产生。少数载流子——空穴，由本征激发产生。++++++++++++N型半导体自由电子电子空穴对2）多子与少子4.1PN结二、杂质半导体下一页前一页第1-11页退出本章在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。空穴硼原子硅原子多数载流子——空穴少数载流子——自由电子－－－－－－－－－－－－P型半导体空穴电子空穴对2、P型半导体4.1PN结二、杂质半导体下一页前一页第1-12页退出本章杂质半导体的

6、示意图++++++++++++N型半导体多子—电子少子—空穴－－－－－－－－－－－－P型半导体多子—空穴少子—电子少子浓度——与温度有关多子浓度——与温度无关，取决于掺杂浓度4.1PN结二、杂质半导体下一页前一页第1-13页退出本章1.PN结的形成4.1PN结三、PN结及其单向导电性下一页前一页第1-14页退出本章2.PN结中的载流子运动1）扩散运动内电场E多子浓度差形成内电场多子的扩散形成空间电荷区阻止多子扩散，促使少子漂移。空间电荷区多子扩散电流耗尽层4.1PN结三、PN结及其单向导电性

7、下一页前一页第1-15页退出本章2）漂移运动少子漂移电流耗尽层内电场E空间电荷区4.1PN结三、PN结及其单向导电性下一页前一页第1-16页退出本章少子飘移补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，E多子扩散又失去多子，耗尽层宽，E内电场E多子扩散电流少子漂移电流耗尽层动态平衡：扩散电流＝漂移电流总电流＝04.1PN结三、PN结及其单向导电性下一页前一页第1-17页退出本章3.PN结的单向导电性(1)加正向电压（正偏）——电源正极接P区，负极接N区外电场的方向与内电场方向相反。外电场削弱内电场→耗尽层变窄→扩

8、散运动＞漂移运动→多子扩散形成正向电流IF正向电流4.1PN结三、PN结及其单向导电性下一页前一页第1-18页退出本章(2)加反向电压——电源正极接N区，负极接P区外电场的方向与内电场方向相同。外电场加强内电场→耗尽层变宽→漂移运动＞扩散运动→少子漂移形成反向电流IRPN在一定的温度下，由本征激发产生的少子浓度是一定的，故IR基本上与外加反压的大小无关，所以称为反向饱和电流。但IR与温度有关。4.1PN结三、PN结及其单向导电性下一页前一页第1-19页退出本章PN结加