电工xia 第14章(半导体器件)

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1、电子技术基础秦曾煌主编（第七版）主讲：戴保华电话：15337278917《电子技术》的学习要求及内容一、课前：二、上课三、课后认真听讲、能完成课堂作业复习课堂内容、按时完成课后作业四、作业要求周二交、发作业，过时不收五、内容及学习方法参考资料1．《电工电子学》周永萱编华中科技大学出版社，20032．《电子技术基础》康华光编华中科技大学出版社，19923.《数字电子技术基础》阎石编高等教育出版社第14章二极管和晶体管14.1半导体的基础知识，P型，N型14.2PN结及其单向导电性14.3半导体二极管14.4稳压二极管14.5晶体管14.6光电器件第十

2、四章二极管和晶体管14.1.1本征半导体现代电子学中，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。Si硅原子Ge锗原子§14.1半导体的导电特性第十四章二极管和晶体管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，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。第十四章二极管和晶体管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第十四章二极管和晶体管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

3、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+4第十四章二极管和晶体管14.1.2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。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。载流子：电子，空穴N型半导体（主要载流子为电子，电子半导体）P型半导体（主要载流子为空穴，空穴半导体）第十四章二极管和晶体管N型半导体多余电子磷原子硅原子+N型硅表示SiPSiSi第十四章二极管和晶体管P型

4、半导体在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相临的半导体原子形成共价键时，产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。由于硼原子接受电子，所以称为受主原子。硅或锗+少量硼P型半导体第十四章二极管和晶体管空穴P型半导体硼原子P型硅表示SiSiSiB硅原子空穴被认为带一个单位的正电荷，并且可以移动第十四章二极管和晶体管杂质半导体的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半导体+++++++++++++++++++

5、+++++N型半导体第十四章二极管和晶体管§14.2PN结及其单向导电性14.2.1PN结的形成在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN结。§14.2PN结及其单向导电性第十四章二极管和晶体管P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++++++++++++++扩散运动内电场E漂移运动空间电荷区PN结处载流子的运动第十四章扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。漂移运动P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导

6、体++++++++++++++++++++++++扩散运动内电场EPN结处载流子的运动内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。第十四章二极管和晶体管漂移运动P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++++++++++++++扩散运动内电场EPN结处载流子的运动所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。第十四章二极管和晶体管14.2.2PN结的单向导电性PN结加上正向电压、正向偏置的意思都是：P区加正、N区加负电压。PN结加上反向电

7、压、反向偏置的意思都是：P区加负、N区加正电压。第十四章二极管和晶体管PN结正向偏置－－－－++++内电场减弱，使扩散加强，扩散飘移，正向电流大空间电荷区变薄PN+_正向电流第十四章二极管和晶体管称PN结为低阻态也称PN结导通PN结反向偏置－－－－++++空间电荷区变厚NP+_++++－－－－内电场加强，使扩散停止，有少量飘移，反向电流很小反向饱和电流很小，A级第十四章二极管和晶体管称PN结为高阻态也称PN结截止结论1、当PN结加上正向电压、正向偏时：PN结正向电流形成-导通。（正向电流为扩散电流）2、当PN结加上反向电压、反向偏置时：PN结反

8、向电流很少-称截止。（反向电流为漂移电流）14.3半导体二极管一、二极管的基本结构PN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管