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1、第一章 常用半导体器件,1.1 半导体基础知识,1.1.1 本征半导体,定义：纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。,一、半导体,1. 自然界物质的分类,（按导电性能分）,导体：低价元素（如Cu、AI等）,导电性能好,绝缘体：高价元素（如惰性气体）,或高分子物质（如橡胶）,导电性能极差,半导体：四价元素（如Si、Ge等）,导电性能介于导体和绝缘体之间,（1）热敏特性：温度升高导电能力显著增强。如热敏电阻 （2）光敏特性：光线照射导电能力显著增强。如光电二极管 （3）掺杂特性：在本征半导体中掺入少量的有用的杂质，导电能力显著增强。如晶体管,二、本征半导体的晶体结构,晶格：晶体中原子在空间形成
2、 排列整齐的点阵。,晶体原子的结合方式：共价键,如图所示,2. 半导体的多变特性,三、本征半导体中的两种载流子,自由 电子,空穴,1. 载流子：运载电荷的粒子。,2. 本征半导体的特点：,（1）有两种载流子，即自由电子和空穴，且数目相等，即成对出现。,（2）可形成两种电流，即电子电流和空穴电流。,注意,导体只有一种载流子即自由电子,四、本征半导体中载流子的浓度,1. 本征激发：半导体在热激发下产生电子和空穴对的现象。,2. 复合：自由电子和空穴的重新结合。 3. 动态平衡,注意,1.本征半导体中自由电子和空穴的浓度相等（ni=pi） ；,温度T,1.1.2杂质半导体,N型半导体,P型半导体,2
3、. 本征半导体中载流子的浓度与环境温度有关；,载流子的浓度,导电能力增强,3. 导电能力仍不如导体。,4. 绝对零度（T=0K）时，本征半导体成为绝缘体。,一、N型半导体,在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷）,N型半导体,如图所示,N型半导体的特点：,有两种载流子，即自由电子和空穴。自由电子是多子，空穴是少子；,主要靠自由电子导电。,二、P型半导体,在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼）,P型半导体,如图所示,P型半导体的特点：,有两种载流子，即自由电子和空穴。空穴是多子，自由电子是少子；,主要靠空穴导电。,注意,2.P 型半导体和N型半导体仍呈电中性，只起电阻作用。,1.掺入杂质的浓度决定多数
4、载流子浓度；温度决定少数载流子的浓度。,1.1.3 PN结,一、PN结的形成,扩散运动,漂移运动,动态平衡,（一定宽度）,空间电荷区,PN结,说明,PN结的结电压为Uh0,(N区,P区）,对称结与不对称结,空间电荷区又称耗尽层,二、PN结的单向导电性,1. PN结外加正向电压时处于导通状态,又称正向接法 或 正向偏置,2. PN结外加反向电压时处于截止状态,又称反向接法 或 反向偏置,结论,PN结正向偏置,空间电荷区变窄,正向电阻很小（理,想时为0）,正向电流较大,PN结导通,PN结反向偏置,空间电荷区变宽,想时为）,反向电流（反向饱和电流）极小（理想时为0）,PN结截止,反向电阻很大（理,P
5、N结正向偏置时导通，反向偏置时截止,单向导电性,四、PN结的电流方程,IS：反向饱和电流,q：电子电量,k：波尔兹曼常数,T：热力学温度,温度的电压当量,则,常温时，即T=300K时，UT26mV,说明,由式,可知，若PN结正向偏置时，且uuT时，,则,若PN结反向偏置时，且|u|uT时，则,于是得PN结的伏安特性如图所示,说明,PN结的两种反向击穿,四、PN结的伏安特性,指数规律,正向特性,反向特性,死区电压,五、PN结的电容效应,1. 势垒电容Cb,应用：PN结反向偏置时,变容二极管,2. 扩散电容Cd,平衡少子和非平衡少子,PN结的结电容,说明,因Cj很小，故低频时其作用可忽略不计。,构
6、成:实质上就是一个PN结,PN结+引线+管壳,1-2半导体二极管,（简称二极管）,+,-,阳极,阴极,二极管的几种外形,特性：单向导电性,1.2.1 半导体二极管的几种常见结构,1.点接触型：图(a),2.面接触型：图(b),3.平面接触型：图(c),锗管：多用于高频检波,硅管：多用于低频整流,1.2.2、二极管的伏安特性,一、二极管和PN结伏安特性的区别,开启电压 Uon,二、温度对二极管伏安特性的影响,1. 区别：正向电阻大，反向电流大,2. 硅管与锗管的比较,死区电压,三、二极管的主要参数,1.最大整流电流IF：指平均值。要求ID(AV)IF,2.最高反向工作电压UR：指最大值。要求URmaxUR,3.反向电流IR:要求IR,4.最高工作频率fM,好（注意：IR对温度十分敏感）,小结,
