常用半导体器件及应用课件.ppt

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1、电工电子技术——电子技术与实训第一章常用半导体器件一半导体的基础知识三晶体三极管四场效应管二晶体二极管一半导体的基础知识在物理学中，根据材料的导电能力，可以将他们划分导体、绝缘体和半导体。导体：很容易导电的物体，如金、银、铜、铁等。绝缘体：不容易导电或者完全不导电的物体，如塑料、橡胶、陶瓷、玻璃等。半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，如硅(Si)、锗(Ge)、金属氧化物等。硅和锗是4价元素，原子的最外层轨道上有4个价电子。1半导体的特性一半导体的基础知识掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，使其导电能力明显改变。光敏性：当受到光照时，其导电能力明显变化。(可制成各种光敏元

2、件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等)。热敏性：当环境温度升高时，导电能力明显増强。本征半导体的共价键结构束缚电子在绝对温度T=0K时，所有的价电子都被共价键紧紧束缚在共价键中，不会成为自由电子，因此本征半导体的导电能力很弱，接近绝缘体。本征半导体——化学成分纯净的半导体晶体。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”。2本征半导体一半导体的基础知识这一现象称为本征激发，也称热激发。当温度升高或受到光的照射时，束缚电子能量增高，有的电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子。自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴自由

3、电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，称为空穴。2本征半导体一半导体的基础知识自由电子，带负电荷，电子流载流子空穴，带正电荷，空穴流本征半导体的导电性取决于外加能量：温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化。2本征半导体一半导体的基础知识在中掺入某些微量杂质元素后的半导体称为杂质半导体。N型半导体在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，砷等，称为N型半导体。2杂质半导体一半导体的基础知识在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等，称为P型半导体。P型半导体在纯净半导体硅或锗（4价）中掺入磷、砷等5价元素，由于这类元素的原子最外层有5个价电子，故在构成的共价键结构中，

4、由于存在一个多余的价电子而产生大量自由电子，这种半导体主要靠自由电子导电，称为电子半导体或N型半导体（其中自由电子为多数载流子，热激发形成的空穴为少数载流子）。（1）N型半导体自由电子多数载流子（简称多子）空穴少数载流子（简称少子）3Ｎ型半导体和Ｐ型半导体一半导体的基础知识（2）P型半导体在纯净半导体硅或锗（4价）中掺入硼、铝等3价元素，由于这类元素的原子最外层只有3个价电子，故在构成的共价键结构中，由于缺少价电子而形成大量空穴，这类掺杂后的半导体其导电作用主要靠空穴运动，称为空穴半导体或P型半导体（其中空穴为多数载流子，热激发形成的自由电子是少数载流子）。自由电子多数载流子（简称

5、多子）空穴少数载流子（简称少子）3Ｎ型半导体和Ｐ型半导体一半导体的基础知识掺入的杂质元素的浓度越高，多数载流子的数量越多。只有将两种杂质半导体做成PN结后才能成为半导体器件。3Ｎ型半导体和Ｐ型半导体一半导体的基础知识无论是P型半导体还是N型半导体都是中性的，通常对外不显电性。++++++++++++N型半导体多子—电子少子—空穴－－－－－－－－－－－－P型半导体多子—空穴少子—电子半导体中载流子有扩散运动和漂移运动两种运动方式。载流子在电场作用下的定向运动称为漂移运动。在半导体中，如果载流子浓度分布不均匀，因为浓度差，载流子将会从浓度高的区域向浓度低的区域运动，这种运动称为扩散运动

6、。将一块半导体的一侧掺杂成P型半导体，另一侧掺杂成N型半导体，在两种半导体的交界面处将形成一个特殊的薄层→PN结。（1）PN结的形成4PＮ结及其单向导电性一半导体的基础知识多子扩散形成空间电荷区产生内电场少子漂移促使阻止扩散与漂移达到动态平衡形成一定宽度的PN结（1）PN结的形成4PＮ结及其单向导电性一半导体的基础知识①外加正向电压（也叫正向偏置）——电源正极接P区，负极接N区（2）PN结的单向导电性4PＮ结及其单向导电性一半导体的基础知识外加电场与内电场方向相反，内电场削弱，扩散运动大大超过漂移运动，N区电子不断扩散到P区，P区空穴不断扩散到N区，形成较大的正向电流，这时称PN结

7、处于低阻导通状态。外电场内电场PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－–+（2）PN结的单向导电性4PＮ结及其单向导电性一半导体的基础知识外加电场加强内电场，漂移运动超过扩散运动，N区空穴飘移到P区，P区电子漂移到N区，形成很小的反向漂移电流，称为反向饱和电流，这时称PN结处于高阻截止状态。②外加反向电压（也叫反向偏置）——电源正极接N区，负极接P区PN结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻，PN结导通；PN结加反向电压