半导体器件基础知识

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1、第一章半导体器件基础知识1第一章半导体器件基础知识第二节第三节第四节本章概述半导体器件是电子线路的核心器件。只有掌握半导体器件的结构、性能、工作原理和特点，才能正确分析电子电路工作原理，正确选择和合理使用半导体器件。本章主要介绍二极管、三极管、场效应管、晶闸管的结构、性能、主要参数以及常用器件的识别与性能测试等。本章重点：PN结的特性、晶体三极管、场效应管的工作原理、主要参数和外特性。本章难点：PN结的形成、三极管电流放大作用本章概述第一节本章概述第五节2第一节半导体的基本知识一、半导体的概念半导体：导电

2、性能介于导体和绝缘体之间的物质。常用的半导体材料有硅（Si）、锗（Ge）、硒（Se）和砷化镓（GaAs）等。二、半导体的特性（1）热敏特性和光敏特性：温度升高或受到光照，半导体材料的导电能力增强。（2）掺杂特性 ：本征半导体中掺入某种微量元素(杂质)后，它的导电能力增强，利用该特性可形成杂质半导体。第一节半导体的基本知识第一章半导体器件基础知识第二节第三节第四节本章概述第一节第五节3第一节半导体的基本知识图1-1共价健结构与空穴产生示意图第一章半导体器件基础知识第二节第三节第四节本章概述第一节第五节三、本

3、征半导体纯净的不含任何杂质、晶体结构排列整齐的半导体。共价键：相邻原子共有价电子所形成的束缚。半导体中有自由电子和空穴两种载流子参与导电。空穴产生：价电子获得能量挣脱原子核吸引和共价键束缚后留下的空位，空穴带正电。4四、N型和P型半导体(1)N型半导体(N-typesemiconductor)在四价的本征半导体(硅)中掺入微量五价元素磷，就形成了N型半导体。(2)P型半导体(P-typesemiconductor)：在四价的本征半导体(硅)中掺入微量三价元素(硼)就形成P型半导体。a)N型半导体b)P型半

4、导体第一章半导体器件基础知识第一节半导体的基本知识第二节第三节第四节本章概述第一节第五节5五、PN结1．PN结的形成第一章半导体器件基础知识第一节半导体的基本知识第二节第三节第四节本章概述第一节第五节PN结P区N区内电场电子空穴PN结的形成在一块纯净的半导体晶体上，采用特殊掺杂工艺，在两侧分别掺入三价元素和五价元素。一侧形成P型半导体，另一侧形成N型半导体如图所示。6第一章半导体器件基础知识第一节半导体的基本知识第二节第三节第四节本章概述第一节第五节2．PN结的单向导电性当PN结的两端加上正向电压，即P区

5、接电源的正极，N区接电源的负极，称为PN结正偏，如图所示。ER变窄P区N区内电场外电场IPN结正偏7第一章半导体器件基础知识第一节半导体的基本知识第二节第三节第四节本章概述第一节第五节PN结反偏如果给PN外加反向电压，即P区接电源的负极，N区接电源的正极，称为PN结反偏，如图所示。外加电压在PN结上所形成的外电场与PN结内电场的方向相同，增强了内电场的作用，破坏了原有的动态平衡，使PN结变厚，加强了少数载流子的漂移运动，由于少数载流子的数量很少，所以只有很小的反向电流，一般情况下可以忽略不计。这时称PN结

6、为反向截止状态。ER变宽P区N区内电场外电场I=0PN结正偏时导通，反偏时截止，因此它具有单向导电性，这也是PN结的重要特性8第二节半导体二极管一、二极管的结构、类型、电路符号通过一定的生产工艺把半导体的P区和N区部分结合在一起，则它们的交界处就会形成一个具有单向导电性的薄层，称为PN结。以PN结为管芯，在P区和N区均接上电极引线，并以外壳封装，就制成了半导体二极管，简称二极管。1、二极管电路符号：箭头方向表示二极管导通时的电流方向。a)内部结构b)电路符号第一章半导体器件基础知识第二节半导体二极管第二节

7、第三节第四节本章概述第一节第五节92、二极管的分类(1)按所用材料不同划分：硅管和锗管(2)按制造工艺不同划分①点接触型：结电容很小，允许通过的电流也很小（几十毫安以下），适用于高频检波、变频、高频振荡等场合。2AP系列和2AK系列；②面接触型：允许通过的电流较大，结电容也大，工作频率较低，用作整流器件。如国产硅二极管2CP和2CZ系列；③硅平面型，2CK系列开关管。第一章半导体器件基础知识第二节半导体二极管第二节第三节第四节本章概述第一节第五节10图二极管结构a)点接触型b)硅面接触型c)硅平面型第一章

8、半导体器件基础知识第二节半导体二极管第二节第三节第四节本章概述第一节第五节11二、二极管的伏安特性1、二极管的单向导电性如图，(a)中的开关闭合，灯亮，大电流；图(b)开关闭合，灯不亮，电流几乎为零。半导体二极管单向导电性实验a)二极管正向偏置b)二极管反向偏置二极管正偏导通，反偏截止的这种特性称为单向导电性第一章半导体器件基础知识第二节半导体二极管第二节第三节第四节本章概述第一节第五节122、二极管的伏安特性在二极管的两端加