电工电子技术及应用教学课件作者李海凤6.ppt

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1、学习情境六常用半导体器件的检测12任务一二极管的认识与检测任务二三极管的认识与检测返回任务一二极管的认识与检测6.1.1半导体基础知识1.自然界物质的分类在自然界中存在着许多不同的物质，根据其导电性能的不同可分为导体、绝缘体和半导体三大类。通常将很容易导电、电阻率小于10-4Ω·cm的物质，称为导体，如铜、银等金属材料;将很难导电、电阻率大于10'0Ω·cm的物质，称为绝缘体，如塑料、橡胶、陶瓷等材料;将导电能力介于导体和绝缘体之间、电阻率在10-4一10'0Ω"cm范围内的物质，称为半导体。常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)，它

2、们的最外层都有四个价电子，都是四价元素。2.半导体材料及特性下一页返回任务一二极管的认识与检测用半导体材料制作电子元器件，不是因为它的导电能力介于导体和绝缘体之间，而是由于其导电能力会随着温度的变化、光照或掺入杂质的多少而发生显著的变化，这就是半导体不同于导体的特殊性质。1)热敏性2)光敏性3)杂敏性3.本征半导体将纯净的半导体经过一定的工艺过程制成单晶体，即为本征半导体。由于相邻原子间的距离很小，因此相邻两个原子的一对最外层电子(即价电子)不但各自围绕自身所属的原子核转动，而且出现在相邻原子所属的轨道上，成为共用电子，这样的组合称为共

3、价键结构，如图6一1所示。图中标有“+4”的圆圈表示除价电子外的正离子上一页下一页返回任务一二极管的认识与检测当价电子在外部能量(如温度升高、光照)作用下，一部分价电子脱离共价键的束缚成为自由电子，同时在原来的共价键中留下一个空位，这个空位叫空穴，空穴与自由电子是成对出现的，如图6-2所示，每形成一个自由电子，同时就出现一个空穴，这种现象称为本征激发。4.PN结及其单向导电特性1)PyJ半导体如果在本征半导体中掺入一定量三价元素，如硼(B),体原子形成共价键时，每个杂质元素都可以提供一个空穴，空穴，这种半导体叫做P型半导体，如图6一3(

4、a)所示。上一页下一页返回任务一二极管的认识与检测2)N型半导体如果在本征半导体中掺入微量五价元素，如磷(P)，砷(Aa)等，其中杂质元素的四个价电子与周围的四个半导体原子形成共价键，第五个价电子很容易脱离原子的束缚成为自由电子，因此在半导体内会产生许多自由电子，这种半导体叫做N型半导体。如图6-3(b)所示。在N型半导体中，自由电子数远大于空穴数，所以N型半导体的多子是自由电子，少子是空穴。但整个N型半导体是呈现电中性的。N型半导体在外界电场作用下，电子电流远大于空穴电流。N型半导体是以电子导电为主的半导体，所以它又被称为电子型半导体

5、。上一页下一页返回任务一二极管的认识与检测3)PN结的形成采用不同的掺杂工艺，将一块半导体的一半形成P型半导体，另一半形成N型半导体，则在它们的交界处会形成一个特殊区域，称为PN结。在P型和N型半导体的交界面两侧，由于自由电子和空穴的浓度相差较大，所以N区中的多数载流子自由电子要向P区扩散，同时P区中的多数载流子空穴也要向N区扩散，并且当电子和空穴相遇时，将发生复合而消失。如图6-4所示。于是，在交界面两侧将分别形成不能移动的正、负离子区，正、负离子处于晶格位置而不能移动，所以称为空间电荷区(亦称为耗尽层)。空间电荷区一侧带正电，另一侧

6、带负电，所以形成了内电场式。，其方向由N区指向P区。上一页下一页返回任务一二极管的认识与检测4)PN结的单向导电特性(1)PN结外加正向电压时处于导通状态当电源正极接到PN结的P端，且电源的负极接到PN结的N端时，称PN结外加正向电压，也称正向接法或正向偏置，形成的电流叫做正向电流。外加正向偏置电压稍微增加，则正向电流便迅速上升，PN结呈现的正向电阻很小，表现为正向导通状态。如图6一5所示(2)PN结外加反向电压时处于截止状态。当电源正极接到PN结的N端，电源的负极接到PN结的P端时，称PN结外加反向电压，一也称反向接法或反向偏置，形成

7、的电流叫做反向电流。当温度一定，外加反向电压不超过某一值时，反向电流几乎不随外加反向偏置电压的变化而变化，所以又称其为反向饱和电流。上一页下一页返回任务一二极管的认识与检测反向饱和电流受温度的影响很大。但由于反向饱和电流的值很小，与正向电流相比，一般可以忽略，所以PN结反向偏置时，呈现的反向电阻很大，表现为反向截止状态如图6一6所示6.1.2认识半导体二极管并判别管脚极性和质量一、半导体二极管原理分析1.半导体二极管在一个PN结的两端加上电极引线并用外壳封装起来，就构成了半导体二极管。由P型半导体引出的电极，叫做正极(或阳极)，由N型半

8、导体引出的电极，叫做负极(或阴极)，通常用图6-7(c)所示的符号表示。按照结构工艺的不同、二极管有点接触型和面接触型两类，它们的管芯结构和符号如图6-7所示。上一页下一页返回任务一二极管的认识与检测2.二