电工学 第七章半导体器件1

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1、第7章半导体器件7.1半导体的基本知识7.2半导体二极管7.3半导体三极管教学基本要求1.了解半导体的基本知识。2.了解半导体二极管的基本类型、伏安特性和主要参数，了解二极管的整流作用、钳位作用和限幅作用。3.了解三极管的工作原理、特性和参数。7.1半导体的基本知识（一）本征半导体：纯净的具有晶体结构的鍺、硅、硒半导体的导电特性：(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。掺杂性：纯净的半导体中掺入微量某些杂质，导电能力明显改变(可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等)。热

2、敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强+14284Si硅原子结构示意图+322818Ge锗原子结构示意图4原子结构示意图+4硅、锗原子的简化模型平面结构立体结构+4+4+4+4+4+4+4+4+41.本征半导体本征半导体就是完全纯净的半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键价电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4本征半导体受热或光照本征激发产生电子和空穴自由电子空穴+4+4+4+4+4+4+4+4+4电子空穴成对产生+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4电子空穴复合，成对消失电子和空穴产生过程动画演示本

3、征激发使空穴和自由电子成对产生。相遇复合时，又成对消失。小结在外电场作用下+4+4+4+4+4+4+4+4+4U电子运动形成电子电流+4+4+4+4+4+4+4+4+4U+4+4+4+4+4+4+4+4+4U+4+4+4+4+4+4+4+4+4U+4+4+4+4+4+4+4+4+4U+4+4+4+4+4+4+4+4+4U+4+4+4+4+4+4+4+4+4U价电子填补空穴而使空穴移动，形成空穴电流半导体导电机理动画演示结论：(1)半导体有两种载流子——（负）电子、（正）空穴(2)自由电子和空穴成对地产生，同时又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维

4、持一定的数目。(3)载流子的数量少，故导电性能很差。(4)载流子的数量受温度影响较大，温度高数量就多。所以，温度对半导体器件性能影响很大。(5)当半导体两端加上外电压时，载流子定向运动（漂移运动），在半导体中将出现两部分电流①自由电子作定向运动电子电流②价电子递补空穴空穴电流下一节上一页下一页返回2．掺杂半导体在本征半导体硅或锗中掺入微量的其它适当元素后所形成的半导体根据掺杂的不同，杂质半导体分为N型导体P型导体(1)N型半导体掺入五价杂质元素（如磷、砷）的杂质半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4掺入少量五价杂质元素磷P+4+4+4+4+4+4+4+4+4P多出一个电子出现

5、了一个正离子+4+4+4+4+4+4+4+4P++++++++++++++++++++++++++++++++++++半导体中产生了大量的自由电子和正离子N型半导体形成过程动画演示c.电子是多数载流子，简称多子;空穴是少数载流子，简称少子。b.N型半导体中产生了大量的(自由）电子和正离子。小结a.N型半导体是在本征半导体中掺入少量五价杂质元素形成的。(2)P型半导体在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼等。B+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4B出现了一个空位+4+4+4+4+4+4B+4+4+4+4+4+4+4+4B+4+4负离子空穴-------

6、-----------------------------半导体中产生了大量的空穴和负离子P型半导体的形成过程动画演示c.空穴是多数载流子,电子是少数载流子。a.P型半导体是在本征半导体中掺入少量的三价杂质元素形成的。b.P型半导体产生大量的空穴和负离子。小结N++++++++++++++++++++++++++++++++++++N++++++++++++++++++++++++++++++++++++以N型半导体为基片通过半导体扩散工艺3.PN结的形成使半导体的一边形成N型区，另一边形成P型区。N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P---

7、-------------------------------(1)在浓度差的作用下，电子从N区向P区扩散。N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------(2)在浓度差的作用下，空穴从P区向N区扩散。N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------在浓度差的