[电工电子技术]-第6章 常用半导体器件课件.ppt

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1、第六章常用半导体器件PN结的单向导电性绝缘栅场效应管的特点晶体管的电流放大作用、特性、参数和分析方法二极管的伏安特性、参数和分析方法主要内容注意:从“使用”的角度出发，了解其外部特性(伏安特性)，掌握使用方法16-1PN结的单向导电性PN结是构成各种半导体器件的基础PN结最基本、最主要的性质是一.半导体的导电特性导电能力介于导体和绝缘体之间热敏性、光敏性、磁敏性…等单向导电性搀杂性硅、锗、硒和砷化镓及其它金属氧化物、硫化物等在纯净的半导体材料中,掺入微量的某些元素(例如百万分之一),就可以使其导电

2、能力增加几十万乃至几百万倍2硅（Si）和锗（Ge）4价元素（一）本征半导体共价键SiSiSiSiSiSiSiSiSi硅原子共价键晶体结构示意本征半导体高度纯净、晶体结构完整、排列整齐的半导体空间三维菱形结构3SiSiSiSiSiSiSiSiSi硅原子共价键在常温下，原子的外层电子受共价键束缚，不易形成自由电子，所以半导体材料中载流子浓度很低，导电能力差。热力学温度零度（0K，相当于-273.15°C）时，与绝缘体一样,不导电4（二）本征激发和两种载流子本征激发----热激发产生电子--空穴对---

3、-带正电的载流子“空穴”随着外界环境温度的升高，晶体结构中的一些价电子受到热激发，获得足够能量，挣脱共价键束缚形成自由电子。与此同时，在共价键结构中便出现了一个“空位子”SiSiSiSi自由电子两种载流子电子带负电5结论P215空穴带正电自由电子SiSiSiSi空穴载流子自由电子SiSiSiSi相邻共价键中的电子填补上述形成的空穴，于是在原空穴消失的同时，在共价键中又形成了新的空穴，相当于形成了空穴电流空穴电流空穴电流的方向与电子填补空穴的运动方向相反6二.两种杂质半导体热激发产生的电子--空穴对

4、浓度很低，导电能力差根据掺入杂质的不同，杂质半导体有两种在本征半导体中掺入某些微量杂质元素,即可使其导电能力显著增强。这种半导体称为杂质半导体（一）N型半导体SiSiSiSiSiSiSiSiP电子载流子掺入5价微量元素如磷(P)每掺入一个磷原子就会产生一个自由电子7电子载流子多数载流子空穴载流子少数载流子掺入的五价元素称为施主杂质在N型半导体中电子载流子浓度高，而由热激发产生的空穴载流子浓度低，二者相差十分悬殊施主正离子电子载流子N型半导体的表示方法8（二）P型半导体掺入3价微量元素如硼(B)Si

5、SiSiSiSiSiSiSiB空穴SiSiSiSiSiSiSiSiB产生新的空穴填补空穴电子载流子少数载流子空穴载流子多数载流子受主杂质受主负离子空穴载流子9三.PN结的单向导电性(一)PN结的形成用专门的制造工艺在同一块半导体晶片上,形成P型半导体区和N型半导体区,在这两个区的交界处就形成了一个PN结PN结的形成源于多子的扩散运动(扩散电流)空间电荷区内电场方向P区N区10多子互向对方区域扩散→形成空间电荷区及内电场→阻止多子扩散,推动少子漂移,形成漂移电流→使空间电荷区变窄，又有利于多子扩散，

6、不利于少子漂移→以上两个过程的作用相反,互为因果,互相制约,达到动态平衡→最后使空间电荷区宽度一定,内电场强度一定。通过PN结的总电流为零空间电荷区内电场方向P区N区11(二)PN结的单向导电性1.外加正偏电压P区接电源正极,N区接电源负极IFPN内电场外电场E外加正偏电压产生的外电场与PN结的内电场方向相反，内电场被削弱。有利于多子的扩散，形成很大的扩散电流，在外电路形成很大的正向电流IF。此时，空间电荷区变窄，呈现低电阻，PN结导通正向导通电流P区→N区122.外加反偏电压P区接电源负极,N区

7、接电源正极。外加反偏电压与PN结的内电场方向相同，内电场被加强。不利于多子的扩散，有利于少子的漂移，即P区电子向N区漂移，N区空穴向P区漂移。漂移电流方向自N区→P区。但由于少子浓度极低，在外电路形成的反向电流IR很小，IR≈0。此时，空间电荷区加宽，PN结呈现高电阻，PN结截止。PN内电场外电场E漂移电流IR≈0注意：反向电流IR对温度变化敏感，温度增高,IR显著加大13一.二极管的基本结构6-2半导体二极管阳极阴极VDPN阳极阴极几种二极管的外形塑料封装小功率二极管金属封装大功率二极管14阳极

8、引线阴极引线PN结N型锗片金属铝触丝点接触型二极管特点:结面积小,能够承受的电压较低,只允许通过较小的正向电流工作频率高，可达100MHz以上二极管按结构分类多用于小功率整流、通讯技术中的检波、数字电路中的开关元件国产检波二极管2AP系列和开关二极管2AK系列15面接触型二极管底座金锑合金N型硅片铝合金小球PN结阳极引线阴极引线特点:结面积大,允许通过较大的正向电流工作频率低多用于低频整流国产硅二极管2CP系列和2CZ系列国产二极管的型号命名P22016二.二极管的伏安特性I=f（