半導體基礎知識6

電子技術

主講：歐藝文武昌工學院信息工程系電子技術—主要內容二極管的工作原理、分析方法三極管的工作原理、分析方法場效應管的工作原理、分析方法觸發(fā)器的工作原理、分析方法基本放大電路差分放大電路集成運算放大電路負反饋放大電路功率放大電路電源門電路和組合邏輯電路時序邏輯電路電子元器件電子電路建立新概念；確立新電路；掌握新方法。入門階段做到“一聽三習”：

課堂聽講，課前預習、課后復習、認真練習。注重原理應用、實驗環(huán)節(jié)；樹立工程的觀點、實踐的觀念、系統(tǒng)的觀念、科學進步的觀念?；痉椒ê妥⒁馐马棧弘娮蛹夹g---學習方法第4章半導體器件基礎4.3晶體三極管4.2半導體二極管4.1半導體基礎知識第4章半導體二極管和三極管本章要求：一、理解PN結的單向導電性，三極管的電流分配和電流放大作用；二、了解二極管、穩(wěn)壓管和三極管的基本構造、工作原理和特性曲線，理解主要參數(shù)的意義；三、會分析含有二極管的電路。4.1半導體基礎知識半導體：導電能力介于導體和絕緣體之間，

硅、鍺、硒、大多數(shù)金屬氧化物、硫化物等二極管和三極管是常用的半導體器件導體：自然界中很容易導電的物質稱為導體，金屬一般都是導體。絕緣體：有的物質幾乎不導電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。(可做成溫度敏感元件，如熱敏電阻)。摻雜性：往純凈的半導體中摻入某些雜質，導電能力明顯改變。光敏性：當受到光照時，導電能力明顯變化(可做成各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等)。半導體的導電特性：熱敏性：當環(huán)境溫度升高時，導電能力顯著增強4.1半導體基礎知識

完全純凈的、具有晶體結構的半導體，稱為本征半導體。1.本征半導體現(xiàn)代電子學中，用的最多的半導體是硅和鍺，它們的價電子都是四個。GeSi4.1.1半導體的特點及類別晶體中原子的排列方式硅單晶中的共價健結構共價健共價鍵中的兩個電子，稱為價電子。

Si

Si

Si

Si價電子每一個原子與相鄰的四個結合，每個原子的一個價電子與另一原子的一個價電子組成一個電子對，為兩個原子共有，把相鄰原子結合在一起，構成共價鍵。

Si

Si

Si

Si價電子共價鍵結構中，雖最外層有8個電子較為穩(wěn)定，但是價電子在獲得一定能量（溫度升高或受光照）后，即可掙脫原子核的束縛，成為自由電子（帶負電），同時共價鍵中留下一個空位，稱為空穴（帶正電）。本征半導體的導電機理這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。空穴溫度愈高，晶體中產生的自由電子便愈多。自由電子在外電場的作用下，空穴吸引相鄰原子的價電子來填補，而在該原子中出現(xiàn)一個空穴，其結果相當于空穴的運動（相當于正電荷的移動）。本征半導體的導電機理

當半導體兩端加上外電壓時，在半導體中將出現(xiàn)兩部分電流：

(1)自由電子作定向運動電子電流

(2)價電子遞補空穴空穴電流注意：

(1)本征半導體中載流子數(shù)目極少,其導電性能很差；(2)溫度愈高，載流子的數(shù)目愈多,半導體的導電性能也就愈好。所以，溫度對半導體器件性能影響很大。自由電子和空穴都稱為載流子。自由電子和空穴成對地產生的同時，又不斷復合。在一定溫度下，載流子的產生和復合達到動態(tài)平衡，半導體中載流子便維持一定的數(shù)目。N型半導體：摻入五價元素,自由電子濃度大大增加的雜質半導體，也稱為（電子半導體）。P型半導體：摻入三價元素,空穴濃度大大增加的雜質半導體，也稱為（空穴半導體）。

●N型半導體和P型半導體2N型半導體和P型半導體

摻雜后自由電子數(shù)目大量增加，自由電子導電成為這種半導體的主要導電方式，稱為電子半導體或N型半導體。摻入五價元素

Si

Si

Si

Sip+多余電子磷原子在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€電子變?yōu)檎x子

在N

型半導體中自由電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。N

型半導體2N型半導體和P型半導體

摻雜后空穴數(shù)目大量增加，空穴導電成為這種半導體的主要導電方式，稱為空穴半導體或P型半導體。摻入三價元素

Si

Si

Si

Si

在P型半導體中空穴是多數(shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子。B–硼原子接受一個電子變?yōu)樨撾x子空穴無論N型或P型半導體都是中性的，對外不顯電性。P型半導體1.在雜質半導體中多子的數(shù)量與

（a.摻雜濃度、b.溫度）有關。2.在雜質半導體中少子的數(shù)量與（a.摻雜濃度、b.溫度）有關。3.當溫度升高時，少子的數(shù)量（a.減少、b.不變、c.增多）。abc4.在外加電壓的作用下，P型半導體中的電流主要是

，N型半導體中的電流主要是。（a.電子電流、b.空穴電流）ba4.井2幫PN結及踩其單福向導掃電性4.辦2.刊1PN結的你形成多子地的擴執(zhí)散運蹈動內電場少子救的漂販移運閥動濃度段差P型半鹽導體N型半認導體內電更場越轉強，巷漂移摘運動亭越強致，而縱漂移偉使空川間電繳荷區(qū)修變薄漲。擴散收的結擁果使從空間鉛電荷魂區(qū)變寒寬。空間旨電荷櫻區(qū)也煎稱PN結擴散齡和漂閉移這饑一對戲相反點的運針動最流終達疏到動誓態(tài)平藝衡，季空間嗎電荷騎區(qū)的谷厚度薄固定苗不變肥。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－形成截空間潮電荷糞區(qū)PN結的加單向皺導電晉性1.基PN結加乎正向內電壓（正冷向偏服置）PN結變咐窄P接正號、N接負外電場IFP區(qū)的壘多子礙空穴罷和N區(qū)的旗多子坊電子爬在電扁場作尾用下鍋通過PN結進挑入對棋方，頌形成這較大斗的正納向電池流。正向襪電阻奪較小幅，PN結處砍于正有向導些通狀溫態(tài)。內電場PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–PN結2.振PN結加和反向們電壓（反半向偏淘置）外電場P區(qū)和N區(qū)的蓋多子治受阻醋很難改通過PN結。陜但P區(qū)的凳少子不自由量電子訓和N區(qū)的巴少子陸空穴竿在電敢場作節(jié)用下勞能通灰過PN結進智入對姻方，杯形成怠反向漠電流觀。IRP接負童、N接正溫度午越高品少子嫂的數(shù)旱目越挺多，陵反向享電流傾將隨膀溫度朵增加吐。–+由于姿少子曲數(shù)量炕很少悲，所免以反向短電流捎較小太，反伸向電回阻較臘大，PN結處爭于反扛向截插止狀悉態(tài)。內電場PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－PN結的