常用半导体器件1

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1、半导体器件半导体材料杂质半导体半导体二极管双极型三级管场效应管常见结构及伏安特性主要参数PN结等效电路本征半导体基础知识形成单向导电性稳压二极管结型放大电路绝缘栅型结构及类型工作原理特性曲线主要参数非线性元件等效电路应用举例直流偏置电路静态工作点小信号模型法总结与思考BJT与FET比较基础知识根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。半导体材料半导体的共价键结构（Si、Ge）平面结构空间排列Exit本征半导体本征激发:价电子获得足够能量而挣脱共价键的束缚,成为自由电子,这种激

2、发称本征激发.动画电子空穴对—由热激发而产生的自由电子和空穴对本征半导体空穴的移动—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。动画Exit在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。杂质半导体杂质半导体N型半导体——掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）的半导体。Exit1.N型半导体因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自

3、由电子。在N型半导体中自由电子是多数载流子，它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子,由热激发形成。提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子，因此五价杂质原子也称为施主杂质。N型半导体施主原子提供的多余的电子杂质半导体Exit2.P型半导体因三价杂质原子在与硅原子形成共价键，缺少一个价电子而在共价键中留下一个空穴。在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂形成；自由电子是少数载流子，由热激发形成。空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质因而也称为受主杂质。动画P型半导体杂质半导体Exit掺入杂质对本征半导体的导电性有很大的影响

4、，一些典型的数据如下:T=300K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:n=p=1.4×1010/cm31本征硅的原子浓度:4.96×1022/cm33以上三个浓度基本上依次相差106/cm3。2掺杂后N型半导体中的自由电子浓度:n=5×1016/cm33.杂质对半导体导电性的影响杂质对半导体导电性的影响杂质半导体Exit本节中的有关概念本征半导体、本征激发自由电子空穴N型半导体、施主杂质(5价)P型半导体、受主杂质(3价)多数载流子、少数载流子杂质半导体复合*半导体导电特点1：其能力容易受温度、光照等环境因素影响温度↑→载流子浓度↑→导电能力↑*半

5、导体导电特点2：掺杂可以显著提高导电能力本节中的相关概念Exit在一块本征半导体在两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体。在结合面上：PN结的形成动画因浓度差空间电荷区形成内电场内电场促使少子漂移内电场阻止多子扩散最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区对于P型半导体和N型半导体结合面，离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。PN结的形成ExitPN结的单向导电性当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；反之称为

6、加反向电压，简称反偏。PN结的单向导电性(1)PN结正偏时低电阻大的正向扩散电流伏安特性导电情况(2)PN结反偏时伏安特性导电情况高电阻很小的反向漂移电流在一定的温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，这个电流也称为反向饱和电流。PN结正偏的伏安特性PN结反偏的伏安特性ExitPN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。PN结的单向导电性Exit半导体二极管的常见结构在P

7、N结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型三大类。(1)点接触型结构示意图1二极管的常见结构及伏安特性(2)面接触型(3)平面型(4)代表符号特点1结构示意图2特点2结构示意图3特点3PN结面积小，结电容小用于检波和变频等高频电路用于低频大电流整流电路PN结面积大用于高频整流和开关电路PN结面积可大可小往往用于集成电路制造艺中代表符号Exit半导体二极管图片二极管图片1123Exit二极管的伏安特性二极管的伏安特性曲线可用下式表示硅二极管2CP10的V-I特性锗二极管2AP15的V-I特性正向特性反向特性

8、反向击穿特性二极管的伏安特性Exit二极管的主要参数(1)最大整流电流IF(2)反向击穿电压VBR和最大反向工作电压VRM(3)反向电流IR(4)最高