电工第8章半导体器件.ppt

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1、P207(7·3·1)7·2·27·4·1第七章作业（10月9日）7·5·27·6·1第8章半导体器件8.1半导体的基础知识8.2半导体二极管8.3特殊二极管8.7晶闸管（选讲）8.4双极型晶体管8.5场效晶体管（选讲）8.6集成电路（选讲）8.1半导体基础知识一、本征半导体1、定义：纯净的具有晶体结构的半导体（1）通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。（2）完全纯净的（单一元素组成的）、结构完整的半导体晶体，称为本征半导体。（3）在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成，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。+4+4+4+4+4表示除去价电子后的

2、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，导电能力很弱。共价键共用电子对2、本征半导体的导电机理在绝对零度（T=0K）和没有外界激发时,价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子，它的导电能力为0。在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。自由电子和空穴都可以参与导电，通称载流子。本征半导体的导电机理自由电子在外电场的作用下，在晶格点阵中定向运动，形成电子电流。空穴导电：空穴吸引邻近

3、价电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，因此可以认为空穴是呈正电性的载流子，其定向运动的方向与自由电子相反，所形成的电流称为空穴电流。（2）自由电子和空穴总是成对出现，同时又不断相遇“复合”。（3）在一定温度下，电子空穴对的产生和复合达到动态平衡，于是半导体中的载流子数目便维持一定。（1）半导体有两种载流子：自由电子和空穴3、本征半导体的特点：（4）温度愈高，半导体的载流子愈多，导电性能也愈好。二、杂质半导体定义：渗入少量杂质的半导体1、N型半导体+4+4+5+4多余电子磷原子形成：向本征半导体中渗入少量的5价元素特点：（1）含有大量的电子——多数载流子（2）含

4、有少量的空穴——少数载流子二、杂质半导体2、P型半导体+4+4+3+4空穴硼原子形成：向本征半导体中渗入少量的3价元素特点：（1）含有大量的空穴——多数载流子（2）含有少量的电子——少数载流子结论1、P型半导体：本征半导体中掺入三价元素；N型半导体：本征半导体中掺入五价元素。3、多数载流子的数目取决于掺杂浓度，少数载流子的数目取决于温度。4、无论P型半导体或N型半导体，就其整体而言，正负电荷平衡仍为电中性。2、P型半导体N型半导体多数载流子空穴自由电子少数载流子电子空穴三、PN结1、PN结的形成flash1多子的浓度差多子的扩散空间电荷区少子的漂移……扩散=飘移形

5、成稳定的PN结注：PN结的结电容很小三、PN结2、PN结的特性flash2PN结正偏PN结正向导通外电场与内电场方向相反有利于扩散进行扩散>飘移PN结变窄外部电源不断提供电荷产生较大的扩散电流I正（1）PN结外加正向电压三、PN结2、PN结的特性flash3PN结反偏PN结反向截止外电场与内电场方向相同有利于漂移进行飘移>扩散PN结变厚外部电源不断提供电荷产生较小的反向电流I反（2）PN结外加反向电压三、PN结2、PN结的特性（3）PN结的特性：加正向电压导通加反向电压截止单方向导电性8.2半导体二极管一、基本结构按材料分硅管锗管按PN结分点接触型面接触型按用途分

6、普通管整流管……PN阳极阴极D二、伏安特性定义：二极管电流与电压之间的关系因通常使用二极管时应保证其工作在正向导通或反向截止状态，故认为二极管正偏导通，反偏截止——单向导电性。UI0UD近似特性UI0理想特性UI0AABB伏安特性硅锗正向：OA段（死区）硅管约0.5V，锗管约0.2V正向导通硅管约0.7V，锗管约0.3V(UD)温度增加，曲线左移反向：OB段（截止区）I近似为0击穿区管子被击穿三、主要参数1、IF：额定正向平均电流(最大整流电流)二极管长期工作时允许通过的最大正向电流的平均值2、UF：正向电压降二极管在通过额定正向平均电流时两端的电压值3、UR：最

7、高反向工作电压保证二极管不被击穿所允许的最大反向电压4、IRm：最大反向电流二极管加最高反向工作电压时的反向电流以上各值是选择二极管的依据！四、应用举例二极管的应用主要是利用它的单向导电性来实现整流、限幅（削波）、钳位隔离等作用。整流作用：限幅（削波）作用：EuiuoRDRuiuoDuituouituoE钳位、隔离作用：FABR-12VDADBUA>UB时，UF≈UADA将F端电位钳位在UADB将F端与输入端B隔离UA>UB时，UF≈UBDB将F端电位钳位在UBDA将F端与输入端A隔离ABR12VFDADB例8.2.1解:YABR-12VDADB+3v0v在如图所

8、示的的电路