模電大學教材11-12

第一章常用半導體器件1.1半導體基礎知識1.1.1本征半導體定義：純凈的具有晶體結構的半導體稱為本征半導體。一、半導體1.自然界物質(zhì)的分類（按導電性能分）①導體：低價元素（如Cu、AI等）導電性能好②絕緣體：高價元素（如惰性氣體）或高分子物質(zhì)（如橡膠）導電性能極差③半導體：四價元素（如Si、Ge等）導電性能介于導體和絕緣體之間（1）熱敏特性：溫度升高導電能力顯著增強。如熱敏電阻（2）光敏特性：光線照射導電能力顯著增強。如光電二極管

（3）摻雜特性：在本征半導體中摻入少量的有用的雜質(zhì)，導電能力顯著增強。如晶體管二、本征半導體的晶體結構晶格：晶體中原子在空間形成排列整齊的點陣。

晶體原子的結合方式：共價鍵如圖所示2.半導體的多變特性三、本征半導體中的兩種載流子自由電子空穴

1.載流子：運載電荷的粒子。

2.本征半導體的特點：

（1）有兩種載流子，即自由電子和空穴，且數(shù)目相等，即成對出現(xiàn)。

（2）可形成兩種電流，即電子電流和空穴電流。注意

導體只有一種載流子即自由電子四、本征半導體中載流子的濃度

1.本征激發(fā)：半導體在熱激發(fā)下產(chǎn)生電子和空穴對的現(xiàn)象。

2.復合：自由電子和空穴的重新結合。3.動態(tài)平衡注意

1.本征半導體中自由電子和空穴的濃度相等（ni=pi）；

溫度T1.1.2雜質(zhì)半導體①N型半導體②P型半導體2.本征半導體中載流子的濃度與環(huán)境溫度有關；載流子的濃度導電能力增強3.導電能力仍不如導體。4.絕對零度（T=0K）時，本征半導體成為絕緣體。

一、N型半導體

在純凈的硅晶體中摻入五價元素（如磷）N型半導體如圖所示

N型半導體的特點：

①有兩種載流子，即自由電子和空穴。自由電子是多子，空穴是少子；

②主要靠自由電子導電。

二、P型半導體

在純凈的硅晶體中摻入三價元素（如硼）P型半導體如圖所示

P型半導體的特點：

①有兩種載流子，即自由電子和空穴?？昭ㄊ嵌嘧?，自由電子是少子；

②主要靠空穴導電。注意2.P型半導體和N型半導體仍呈電中性，只起電阻作用。

1.摻入雜質(zhì)的濃度決定多數(shù)載流子濃度；溫度決定少數(shù)載流子的濃度。

1.1.3PN結

一、PN結的形成

擴散運動漂移運動動態(tài)平衡（一定寬度）空間電荷區(qū)PN結說明

①PN結的結電壓為Uh0(N區(qū)P區(qū)）

②對稱結與不對稱結

③空間電荷區(qū)又稱耗盡層二、PN結的單向?qū)щ娦?/p>

1.PN結外加正向電壓時處于導通狀態(tài)又稱正向接法或正向偏置

2.PN結外加反向電壓時處于截止狀態(tài)又稱反向接法或反向偏置結論

PN結正向偏置空間電荷區(qū)變窄正向電阻很?。ɡ硐霑r為0）正向電流較大PN結導通

PN結反向偏置空間電荷區(qū)變寬想時為∞）反向電流（反向飽和電流）極?。ɡ硐霑r為0）PN結截止反向電阻很大（理PN結正向偏置時導通，反向偏置時截止單向?qū)щ娦?/p>

四、PN結的電流方程IS：反向飽和電流q：電子電量k：波爾茲曼常數(shù)T：熱力學溫度溫度的電壓當量則常溫時，即T=300K時，UT≈26mV說明

由式可知，若PN結正向偏置時，且u>>uT時，則若PN結反向偏置時，且|u|>>uT時，則于是得PN結的伏安特性如圖所示說明PN結的兩種反向擊穿①齊納擊穿（反向擊穿電壓較低）（耗盡層較窄）②雪崩擊穿（反向擊穿電壓較高）（耗盡層較寬）四、PN結的伏安特性指數(shù)規(guī)律正向特性反向特性死區(qū)電壓

五、PN結的電容效應

1.勢壘電容Cb應用：PN結反向偏置時變?nèi)荻O管

2.擴散電容Cd平衡少子和非平衡少子PN結的結電容說明

因Cj很小，故低頻時其作用可忽略不計。構成:實質(zhì)上就是一個PN結PN結+引線+管殼§1-2．半導體二極管（簡稱二極管）PN+-陽極陰極二極管的幾種外形

特性：單向?qū)щ娦?/p>

1.2.1半導體二極管的幾種常見結構

1.點接觸型：圖(a)

2.面接觸型：圖(b)

3.平面接觸型：圖(c)鍺管：多用于高頻檢波硅管：多用于低頻整流

1.2.2、二極管的伏安特性一、二極管和PN結伏安特性的區(qū)別開啟電壓Uon二、溫度對二極管伏安特性的影響1.區(qū)別：正向電阻大，反向電流大

2.硅管與鍺管的比較硅管：Uon≈0.5V，UD=(0.6~0.8)V（一般取UD=0.7V）IS＜0.1μA

鍺管：Uon≈0.1V，UD=(0.1~0.3)V（一般取UD=0.2V），IS＝幾十μA死區(qū)電壓

三、二極管的主要參數(shù)1.最大整流電流IF：指平均值。要求ID(AV)≤IF2.最高反向工作電壓UR：指最大值。要求URmax≤UR3.反向電流IR:要求IR4.最高工作頻率f