第1章半导体器件

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1、第1章半导体器件第1章半导体器件第1节半导体基础第2节半导体二极管第3节特殊二极管第4节晶体三极管第5节场效应管第1章重点内容PN结的形成及其单向导电性二极管的伏安特性三极管的工作原理与伏安特性第1节半导体基础一、半导体导体：能够导电的物质。如：金属等绝缘体：不导电的物质。如：橡皮、陶瓷、塑料、石英等半导体：导电性能介于导体与绝缘体之间的物质。如硅、锗、砷化镓和一些硫化物、氧化物等热敏性：加热时，其导电能力显著提高。热敏电阻掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，其导电能力显著提高。二极管，三极管等光敏性：光照时，其导电能力显著提高。

2、光敏电阻现代电子学中，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。GeSi1.本征半导体1432通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为本征半导体。在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。硅和锗的共价键结构共价键电子对+4+4+4+4+4表示除去价电子后的原子Si硅和锗的晶体结构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

3、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。形成共价键电子对后，每个原子的最外层电子是8个，这样构成稳定结构。共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。+4+4+4+4+4+4+4+4本征半导体的导电机理空穴吸引临近的电子对中的电子来填补，这样的现象，结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为：空穴也是载流子。载流子：自由电子，空穴。成对出现，成对消失。空穴自由电子束缚电子激发与复合2.杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其

4、原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。使自由电子数目大大增加的杂质半导体称为N型半导体/电子型半导体。使空穴数目大大增加的杂质半导体称为P型半导体/空穴型半导体。+4+4+5+4N型半导体多余电子磷原子P型半导体+4+4+3+4空穴硼原子杂质半导体的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半导体加入硼原子++++++++++++++++++++++++N型半导体加入磷原子1、本征半导体中自由电子和空穴的数量是否相等？为什么？？2、N型半导体中的载流子是什么？自由电子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载流子

5、（少子）。3、P型半导体中的载流子是什么？自由电子称为少数载流子（少子），空穴称为多数载流子（多子）。4、多数载流子由什么决定？少数载流子由什么决定？多子扩散运动少子漂移运动++++P型半导体N型半导体++++++++++++++++++++－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－内电场E空间电荷区,耗尽层,阻挡层二、PN结的形成浓度差→多子扩散→界面复合→空间电荷区→形成内电场E方向(N→P)内电场作用a.阻碍多子扩散,但是扩散愈多，E愈强b.利于少子漂移,但漂移愈多，E愈弱最终→动态平衡,稳定→耗尽层/阻挡层/空间电荷区

6、就是PN结PN结PN结正向偏置/正偏－－－－++++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结导通。三、PN结的单向导电性PN结反向偏置/反偏－－－－++++内电场外电场变厚NP+_内电场被加强，多子扩散受到抑制。少子漂移得到加强，形成较小的漂移电流，PN结截止。PN结的单向导电性正向偏置PN结导通反向偏置PN结截止少子漂移电流(微)(P区高电位、N区低电位)(P区低电位、N区高电位)多子扩散电流（大）引线外壳线触丝线基片点接触型PN结面接触型第2节半导体二极管/二极管一、结构和类型PN结加上

7、引线和管壳，就成为半导体二极管。符号阳极正极阴极负极P区N区二、伏安特性UI导通压降:硅管0.7V锗管0.3V反向击穿电压UBR线性工作区门坎区/死区反向饱和区反向击穿区死区电压硅管0.5V锗管0.2V三、二极管的主要参数1、最大整流电流IOM长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。2、最高反向工作电压URM允许施加的最高反向电压，为反向击穿电压UBR的一半左右。3、反向电流IR指二极管加反向工作电压时的反向电流。反向电流越小越好。它受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流比硅管要大几十到几百倍。

8、4、最高工作频率fMrd结电容四、理想二极管含义：正偏时，二极管完全导通（死区电压为零，正向电压降为零，正向电阻为零）相当于二极管短路（对应于开关闭合）反偏时，二极管完全截止（反向电流为零，反向电阻为无穷大）相当于二极管开路（对应于开