半导体元器件的基本知识

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1、5.1半导体二极管5.2晶体管5.3晶闸管第5章半导体器件的基本知识考试要求1.了解半导体二极管单向导电性、伏安特性、主要参数。2.会用万用表判别二极管的管脚极性及好坏。3.理解三极管的电流放大作用。4.会用万用表判别三极管的管脚及管脚极性。5.掌握共发射极放大电路的工作原理。6.理解三极管开关电路的工作原理。5.1半导体二极管一、半导体材料导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。主要材料是硅（Si）和锗（Ge）。半导体具有某些特殊性质：如光敏、热敏及掺杂特性。（导电能力）1.1半导体器件及其特性二、半导体的类型（一）本征半导体完全

2、纯净的半导体（纯度在99.999%）（二）杂质半导体在本征半导体中惨入其他的微量元素（一）本征半导体结构特点GeSi现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。硅和锗的共价键结构共价键共用电子对+4+4+4+4+4表示除去价电子后的原子共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。+4+4+4+

3、4(二)杂质半导体在本征半导体中掺入微量的杂质元素，成为杂质半导体。1.N型半导体在本征半导体中掺入少量五价元素原子，称为电子型半导体或N型半导体。多数载流子：自由电子少数载流子：空穴n>>p2.P型半导体在本征半导体中掺入少量三价元素原子，称为空穴型半导体或P型半导体。多数载流子：空穴少数载流子：自由电子p>>n（三）PN结1.PN结的形成漂移运动：载流子在电场作用下的定向运动。扩散运动：由于浓度差引起的非平衡载流子的运动。将P型和N型半导体采用特殊工艺制造成半导体半导体内有一物理界面，界面附近形成一个极薄的特殊区域，称为PN结。PN结

4、形成过程分解：2.PN结的单向导电性无外接电压的PN结→开路PN结，平衡状态PN结PN结外加电压时→外电路产生电流正向偏置（简称正偏）PN结：PN结外加直流电压V：P区接高电位（正电位）,N区接低电位（负电位）→正偏→正向电流反向偏置（简称反偏）PN结反偏：P区接低电位（负电位），N区接高电位（正电位）。PN结加正向电压的情形－－－－++++REPN结正向偏置内电场外电场变薄PN+_内电场被削弱，多子的扩散加强能够形成较大的扩散电流。PN结反向偏置－－－－++++内电场外电场变厚NP+_内电场被被加强，多子的扩散受抑制。少子漂移加强，但少

5、子数量有限，只能形成较小的反向电流。RE三、二极管的构成及类型1.构成PN结+管壳+引线2.类型负极引线面接触型N型锗PN结正极引线铝合金小球底座金锑合金点接触型正极引线触丝N型锗片外壳负极引线正极引线负极引线集成电路中平面型PNP型支持衬底阳极A阴极K二极管符号四、二极管的伏安特性OuD/ViD/mA正向特性Uth死区电压iD=0Uth=0.5V0.2V(硅管)(锗管)UUthiD急剧上升0UUth正向压降硅管(0.60.8)V(0.10.3)V锗管反向特性ISU(BR)反向击穿U(BR)U0iD=IS<0.1A(硅

6、)几十A(锗)U

7、半导体二极管iDuDU(BR)IFURMO稳压二极管1.符号和特性符号工作条件：反向击穿iZ/mAuZ/VOUZIZminIZmaxUZIZIZ特性2.主要参数1.稳定电压UZ流过规定电流时稳压管两端的反向电压值。2.稳定电流IZ越大稳压效果越好，小于Imin时不稳压。3.最大工作电流IZM最大耗散功率PZMPZM=UZIZM4.动态电阻rZ几几十rZ=UZ/IZ越小稳压效果越好。5.2晶体管一.基本结构NNP基极发射极集电极NPN型BECBECPNP型PPN基极发射极集电极符号：BECIBIEICBECIBIEIC

8、NPNPNP基区：最薄，掺杂浓度最低发射区：掺杂浓度最高发射结集电结BECNNP基极发射极集电极结构特点：集电区：面积最大二.电流分配和放大原理1.三极管放大的外部条件BECNNPEBRBEC