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《电工学 教学课件 作者 行小帅 主编 第8章 半导体器件及特性Microsoft PowerPoint 演示文稿.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第8章半导体器件及特性8.1半导体基础知识8.2晶体二极管8.3晶体管8.4场效应晶体管8.5晶闸管本章要求了解:场效应管、晶闸管的结构及工作原理。理解:半导体基础知识、N型半导体、P型半导体和PN结的形成；两种载流子的扩散和漂移。熟悉：晶体二极管的单向导电性，二极管的用途及稳压管特点。掌握：晶体管的放大作用，外特性，截止、放大、饱和三种工作状态。8.1半导体基础知识物质按导电性能可分为导体、绝缘体和半导体。半导体具有掺杂性、热敏性、光敏性。8.1.1本征半导体本征半导体是指纯净的、具有晶体结构的半导体。常用的半导体是硅和锗,它们都是四价元素
2、，原子最外层有4个价电子。运载电荷的粒子称为载流子。导体导电只有一种载流子，即自由电子；而本征半导体中存在着两种载流子：即带负电的自由电子和带正电的空穴，二者均参与导电。本征半导体中的电流是两个电流之和。8.1.2杂质半导体1.Ｎ型半导体在本征半导体中,掺入微量五价元素,如磷、锑、砷等,则原来晶格中的某些硅(锗)原子被杂质原子代替。由于杂质原子的最外层有5个价电子,因此它与周围4个硅(锗)原子组成共价键时,便剩下一个不配对的电子，它不受共价键的束缚,而只受自身原子核的束缚,因此,它只要得到较少的能量就能成为自由电子,并留下带正电的杂质离子,
3、它不能参与导电,Ｎ型半导体中,自由电子称为多数载流子，空穴称为少数载流子。2.P型半导体在本征半导体中,掺入微量三价杂质元素,如硼、镓、铟等,就形成了P型半导体。P型半导体中空穴是多数载流子，自由电子称为少数载流子.8.1.3PN结采用不同的掺杂工艺，将P型半导体和N型半导体制作在一块硅上，在它们的交界面就形成PN结。P型半导体和N型半导体交界面的两侧存在着空穴和电子的浓度差。物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方运动，这种由于浓度差产生的运动称为扩散运动，而在电场力作用下，载流子的运动称为漂移运动。在一块本征半导体的两侧通过扩散不同的杂质,分
4、别形成N型半导体和P型半导体。此时将在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程:因浓度差形成多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区空间电荷区形成内电场内电场促使少子漂移，阻止多子扩散。最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。对于P型半导体和N型半导体结合面，离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。空间电荷区具有一定的宽度，电位差为，电流为零。平衡状态下的PN结如图所示。注意:PN结的形成平衡状态下的PN结PN结的单向导电特性若将电源的正极接P区一侧,负极接Ｎ区一侧,则称此为正向接法或
5、正向偏置，简称“正偏”。若将电源的正极接N区一侧,负极接P区一侧,则称此为反向接法或反向偏置，简称“反偏”。ＰＮ结加正向偏置电压,处于导通状态；加反向偏置电压,处于截止状态,这就是ＰＮ结的单向导电特性。注意:PN结的单向导电特性8.2晶体二极管8.2.1晶体二极管的结构把PN结用外壳封装起来，并加上电极引线就构成了晶体二极管，简称二极管。二极管是由PN结、电极引线和管壳构成的。其结构和图形符号分别如图所示。符号中，接到P型区的引线称为正极(或阳极)，接到N型区的引线称为负极(或阴极)。按其结构特点可分为点接触型、面接触型和平面型三大类。结构和
6、图形符号8.2.2二极管的伏安特性加到二极管两端的电压与流过二极管的电流之间的关系，称为二极管的伏安特性曲线。普通二极管的典型伏安特性曲线如图所示。1.正向特性正向电压只有超过某一数值时，才有明显的正向电流。这一电压称为开启电压，用Uon表示。正向特性在小电流时，呈现出指数变化规律，电流较大以后近似按直线上升。二极管正向导通后的管压降近似恒定，硅管为0.6~0.8V，一般取0.7V；锗管为0.1~0.2V，一般取0.2V。2.反向特性二极管加反向电压,反向电流数值很小,且基本不变,称反向饱和电流。硅管反向饱和电流为纳安数量级,锗管为微安数
7、量级。这时，二极管呈现很大的反向电阻，处于截止状态。3.反向击穿特性当反向电压加到一定值时,反向电流急剧增加,产生反向击穿。普通二极管反向击穿电压一般在几十伏以上(高反压管可达几千伏)。通常二极管工作时，不允许工作在反向击穿状态。8.2.3二极管主要参数1.最大整流电流2.最大反向工作电压3.反向电流4.最高工作频率5.二极管的直流电阻6.二极管的交流电阻8.2.4二极管的主要应用利用二极管的单向导电特性，可实现整流、限幅及电平选择等多种应用电路。8.3晶体管8.3.1晶体管的结构及类型如图所示，晶体管分为NPN和PNP两种类型,它们均包含三
8、个区:发射区、基区和集电区,并相应地引出三个电极：发射极（E)、基极(B)和集电极(C)。同时,在三个区的两两交界处,形成两个PN结,分别称为发射结和集电结。晶体管
