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1、第三章电子器件序■导体、绝缘体、半导体■半导体器件第一节半导体二极管■半导体二极管的工作特性■半导体二极管的电压和电流关系■半导体二极管的种类及其主要特性参数与常用电路■半导体二极管的种类与选用第二节半导体三极管■半导体三极管的工作特性■半导体三极管常用电路■半导体三极管的种类与选用序一.导体、绝缘体、半导体物质按照导电能力的大小分为导体、绝缘体和半导体。导体具有良好导电能力的物质。其电阻率在10-6~10-1欧姆·厘米(Ω·cm)。例如,金属。银铜铝的电阻率为10-6~10-5Ω·cm绝缘体导电能力能力很差或不能导电的物质。其电阻率一般大于10
2、6~1018欧姆·厘米(Ω·cm)。例如,玻璃、塑料、陶瓷,其电阻率大于109Ω·cm半导体导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。其电阻率在10-3~109欧姆·厘米(Ω·cm)。例如,硅,其电阻率为2.14×105Ω·cm二.半导体的特点半导体不仅在于其电阻率与导体和绝缘体的在数值上差别,而且在于其导电性具有两个显著的特点:电阻率受杂质的影响极大在半导体中掺入杂质，其电阻率会显著下降。例如,硅(Si)中含有亿分之一的硼(B),其电阻率会下降到2.14×103Ω·cm,比无杂质的纯硅降低100倍。如果半导体所含杂质的类型不同,其导电类型也不同。电阻
3、率受外界条件(如热、光等)的影响很大温度升高或受光照射时,半导体的电阻率会迅速下降。三.半导体的类型按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体;■元素半导体由单一元素组成的半导体材料例如：Si，Ge均为常用的元素半导体■化合物半导体由化合物组成的半导体材料例如：GaAs，GaP均为常用的化合物半导体无论是元素半导体还是化合物半导体按含否杂质可分为本征半导体和非本征半导体;▲本征半导体不含杂质、无缺陷的半导体材料。▲非本征半导体掺杂质、有缺陷的半导体材料，这种半导体材料按导电类型分为N型和P型半导体N型半导体以电子为多数载流子的半导体材料P型半导体以
4、空穴为多数载流子的半导体材料四.本征半导体的原子结构原子由带正电的原子核和带等量负电的核外电子组成。原子呈电中性。电子分列在不同的壳层上绕原子核运动。每壳层轨道上分列的最大电子数为2n2(n是壳层数)。内层电子受原子核的吸引力大于外层电子。最外层电子为价电子,容易脱离原子核的束缚，成为自由电子。根据泡利不相容原理,1s层最多容纳的电子数:22s层最多容纳的电子数:22p层最多容纳的电子数:63s层最多容纳的电子数:23p层最多容纳的电子数:63d层最多容纳的电子数:10硅原子有14个电子,分列在1s,2s,2p,3s,3p层上,3层没满只有4个电
5、子,所以硅有4个价电子,为四价元素。五.N型半导体与P型半导体本征半导体由于其原子外层电子的热运动,存在成对产生的自由电子和空穴,在温度t下,自由电子和空穴对的产生与复合会达到动态平衡,数量有限而且是t的函数。因此,本征半导体导电性能低。根据半导体的一个显著特点：在半导体中掺入杂质，其电阻率会显著下降。因此，通过在半导体中掺入一定量的杂质，可以获得满足导电性要求(电阻率,导电载流子类型)的半导体材料。1.N型半导体例如，在Si本征半导体材料中掺入五价元素磷(P),P原子贡献出1个自由电子。因此,P原子被称作施主。Si半导体材料中自由电子数量取决于
6、掺入的P原子数量(掺杂浓度),其多数载流子是P原子贡献的自由电子。掺入P的Si半导体为N型半导体。2.P型半导体例如，在Si本征半导体材料中掺入三价硼(B),B原子空出1个空穴。因此,B原子被称作受主。Si半导体材料中空穴数量取决于掺入的B原子数量(掺杂浓度)。Si半导体多数载流子是B原子空出的空穴。掺入B的Si半导体为P型半导体。六.半导体器件采用半导体材料制造的器件,统称为半导体器件。其种类繁多,通常分为半导体分立器件和半导体集成电路。半导体分立器件分为半导体二极管和半导体三极管。半导体二极管通常是指具有一个PN结的半导体分立器件。根据特性和
7、用途又分为整流、检波二极管,稳压二极管,开关二极管,变容二极管,…半导体三极管通常是指具有两个PN结的半导体分立器件。根据其特性和用途又分为：高频三极管,低频三极管,开关三极管,…半导体集成电路是在一片半导体材料上制造的由二极管、三极管、电阻、电容组成的电路。第一节半导体二极管一、半导体二极管工作特性二极管在电路中具有单向导电性。按国际制(SI),在电路中二极管的符号:D工作原理：无外电场时外加电场时二、半导体二极管的电压和电流关系在温度T下,二极管伏安特性曲线：△二极管具有单向导电特性。△温度升高时,半导体的电阻率会迅速下降,V-I曲线会漂移。
8、VF:正向电压IF:正向电流IFM:最大正向电流VR:反向电压VRWM:反向工作峰值电压IR(IRM):反向电流三、半导体二极管的种类及
