第五章半导体器件.ppt

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1、第5章半导体器件5.3特殊二极管5.4双极型晶体管5.2半导体二极管5.1半导体的基础知识第5章半导体二极管和三极管本章要求：一、理解PN结的单向导电性，三极管的电流分配和电流放大作用；二、了解二极管、稳压管和三极管的工作原理和特性曲线；三、会分析含有二极管的电路。方法：对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。5.1.1本征半导体完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。硅单晶中的共价健结构共价健SiSiSiSi价电子5.1半导体的基础知识SiSiSiSi价电子价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核

2、的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。空穴自由电子(1)半导体中存在两种载流子，带负电的自由电子和带正电的空穴。(2)在本征半导体中两种载流子是成对出现的，两者数量相等。(3)本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差；(4)温度愈高，载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。注意：5.1.2N型半导体掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为N型半导体。掺入五价元素SiSiSiSip+多余电子磷原子在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子在本征半导体

3、中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂质半导体。在N型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。N型半导体结构示意图少数载流子多数载流子正离子在N型半导中,电子是多数载流子,空穴是少数载流子。5.1.2P型半导体掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为P型半导体。掺入三价元素SiSiSiSi在P型半导体中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。B–硼原子接受一个电子变为负离子空穴P型半导体结构示意图电子是少数载流子负离子空穴是多数载流子无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。1.在外加电压的作用下，P型半导体中的电流主要是，N型半

4、导体中的电流主要是。（a.电子电流、b.空穴电流）ba（一）PN结1PN结的形成多子的扩散运动内电场少子的漂移运动浓度差P型半导体N型半导体扩散的结果使空间电荷区变宽。空间电荷区也称PN结扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，空间电荷区的厚度固定不变。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－形成空间电荷区（二）PN结的单向导电性1.PN结加正向电压（正向偏置）PN结变窄P接正、N接负外电场IF内电场被削弱，多子的扩散加强，形成较大的扩散电流。PN结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，PN

5、结处于导通状态。内电场PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–2.PN结加反向电压（反向偏置）外电场P接负、N接正内电场PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－–+PN结变宽2.PN结加反向电压（反向偏置）外电场内电场被加强，少子的漂移加强，由于少子数量很少，形成很小的反向电流。IRP接负、N接正–+PN结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，PN结处于截止状态。内电场PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－阴极引线阳极引线二氧化硅保护层P

6、型硅N型硅(c)平面型金属触丝阳极引线N型锗片阴极引线外壳(a)点接触型铝合金小球N型硅阳极引线PN结金锑合金底座阴极引线(b)面接触型图1–12半导体二极管的结构和符号5.2半导体二极管5.2.1二极管的结构示意图阴极阳极(d)符号D5.2.2伏安特性硅管0.5V,锗管0.2V。反向击穿电压U(BR)导通压降外加电压大于死区电压二极管才能导通。外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。正向特性反向特性特点：非线性硅0.6~0.7V锗0.2~0.3VUI死区电压PN+–PN–+反向电流在一定电压范围内保持常数。5.2.3主要参数1.额定正向平均电流IF二

7、极管长期使用时，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UR是保证二极管不被击穿所允许施加的最大反向电压3.最大反向电流IRM指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差。4.正向压降UF是通过二极管的电流为额定正向平均电流时，二极管两端的电压。二极管的单向导电性1.二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。2.二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。3.外加电压大于反向击穿电压二极