半导体的基本知识

1、 1-1半导体的基本知识教学目标知识目标：1、使学生认识掌握半导体的导电原理；2、掌握PN结的单向导电性。能力目标：1、让学生掌握解决问题，分析问题的能力；2、培养学生团队合作精神，锻炼学生推理能力。授课对象本教案针对的是电工电子专业二年级的学生。授课学时2重点难点分析PN结的单向导电性是半导体器件工作原理的基础，也是理解半导体器件伏安特性及主要参数的基础。因此，PN结的单向导电性是本章重点。相对导体及绝缘体，半导体元件的导电原理学生是难以理解的，故半导体元件的导电原理是本章难点。教材处理思路这两节课是电子技术基础科目里的的重要章节，半导体的导电原理及PN结的单向导电性是电子技术的基本内容，只

2、有理解相关原理，才能掌握电子电路正确的分析设计方法。技校学生，他们普遍对学习欠缺主动性，所以教师必须用各种方法激发其兴趣，吸引其注意力。而这两节课采用多种教学方法，让学生成为课堂的主角，通过对教学内容的分解，同时培养学生的竞争意识，预计能收到良好的教学效果。时间分配教学内容教学方法教学手段板书讨论引入：引导法。指1-1半导体的基本知在自然界中，存在着很多不导学生分识同的物质，用其导电能力来衡量，组讨论，点一、什么是半导体可以分成几种不同类别。名回答，教1、半导体定义：5分请同学们讨论并回答以下问题：师针对性导电能力介于导体与钟按其导电能力来划分，可以分的补充说PPT课件绝缘体之间的物质是成哪几

3、种类别？明，设下悬运行，出半导体。(答案：一类是导体；另一类念,提高学示题目。2、半导体的分类：是几乎不能导电的物质，叫绝缘生对本堂本征半导体:完全纯净体；而导电能力介于导体与绝缘体之间的一类是半导体。)课的兴趣。的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。杂质半导体:本征半新课讲授：1-1半导体的基本知识导体经过掺杂就形成一、什么是半导体杂质半导体。10分自然界的物质若按导电能力钟划分，可分为导体、半导体和绝3、N型和P型半导体缘体三种。半导体的导电能力介讲授法。PPT图片(1)N型电子型于导体和绝缘体之间，电阻率通演示。多数载流子自由电子，常为10-310-9cm。少数载流子空穴(2)P型空

4、穴型1、半导体的导电特性多数载流子自由电子，(1)半导体材料(如硅、锗)的少数载流子空穴模型二、PN结及其单向导半导体原子核最外层都有4电性个价电子，其导电能力介于导体1、PN结的形成和绝缘体之间。空间电荷区、阻挡层、耗尽层二、2、PN结的单向导电性(1)PN结加正向电压:X二2夕导通(2)PN结加反向电压:截止(2)半导体导电的方式三、课堂小结既有电子载流子，又有空穴难点化解1、半导体导电原理。载流子。方法：2、什么是PN结。当半导体两端加上外电压由物理现3、PN结的形成原理。时,半导体中将出现两部分电流：象开始，引4、PN结的单向导电性。一是自由电子作定向运动所形成导学生明动画演示四、课堂

5、练习的电子电流，一是应被原子核束确区分电载流子的五、作业布置缚的价电子(注意，不是自由电子载流子形成。P91.2.子)递补空穴所形成的空穴电流。和空穴载5分钟5分钟在半导体中，同时存在着电子导电和空穴导电，这是半导体导电方式的最大特点，也是半导体和金属在导电原理上的本质差别。自由电子和空穴都成为载流子。本征半导体中的自由电子和空穴总是成对出现的，同时又不断地复合。（3）半导体与金属导体导电方式的不同之处金属导体：载流子只有自由电子。半导体：载流子是自由电子和空穴。（4）多数载流子和少数载流子多数载流子：少数载流子：2、半导体的分类本征半导体：纯净的单晶半导体称为本征半导体。本征半导体中的载流子

6、（自由电子空穴对）在常温下数量少、导电能力差。杂质半导体：在本征半导体中掺入微量有用元素后形成的半导体称为杂质半导体。根据掺入杂质的不同可分为：P型半导体和N型半导体两种。3、N型和P型半导体（1）N型半导体：电子型在本征半导体中掺入五价杂质原子，例如掺入磷原子，可形成N型半导体。多数载流子自由电子，少数载流子空穴。1吕$价J流子的差别，从而深入理解半导体导电的方式。提问：半导体的分类？总结对比法。讲授法。讲授法。动画演示。PPT课件运行。动画演示电子-空穴对的形成。5分钟5分钟（2）P型半导体：空穴型在本征半导体中掺入三价杂质原子，如硼等形成了P型半导体。多数载流子自由电子，少数载流子空穴。

7、厂p型半导轅一”11191空穴O电子V匸北价业_J由上述分析我们得出：杂质半导体内部有两种载流子（自由电子、空穴）参与导电。当杂质半导体加上电场时，两种载流子产生定向运动共同形成半导体中的电流。主要靠自由电子导电的杂质半导体是N型半导体，主要靠空穴导电的杂质半导体是P型半导体。二、PN结及其单向导电性、1、PN结的形成在同一块本征半导体晶片上，采用特殊的掺杂工艺，在两侧分别掺入三价元素和五价元素，一侧形成P型半导体，另一侧形成N型半导体，则在这两种半导体交界面的两侧分别留下了不能移动的正负离子，形成一个具有特殊导电性能的空间电荷区。刚开始时，扩散运动强于漂移运动，使空间电荷区不断加宽，内电场也

8、随之增强，这又使漂移运动增强，空间电荷区变窄，最后当两种运动达到动态平衡时，内电场不再变化，空间电荷区的宽度稳定了（阻挡层的厚度保持不变），便形成了PN结。2、PN结的单向导电性（1）正向偏置再次总结半导体的导电原理。讲授法。启发法。动画演示PN结的形成。总结实验现象，得出结论。实验动画演示PN结的单向导电性。PN结加正向电压时的导电情况：P区接外加电源正极，N区接负极时称PN结加正向电压（也称正向偏置），外加的正向电压有8分一部分降落在PN结区，方向与PN钟结内电场方向相反，削弱了内电场。于是，内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响，故PN

9、结呈现低阻性。我们称PN结加正向电压时导通。PN结加正向电压时的导电情况：总结实验现象，得出结论。实验动画演示PN结的单向导电性。P区接外加电源负极，N区接正极时称PN结加反向电压（也称反向偏置），外加的反向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN结内电场方向相同，加强了内电场。内电场对多子扩散运动的阻碍增强，扩散几乎无法进行，扩散电流大大减小。此时PN结区的少子在内电场的作用下形成的漂移电流大于扩散电流，可忽略扩散电流，形成较小的漂移电流，PN结呈现高阻性。导通、反偏截止。举例说明单向导电性。请两个学PPT课件运行。生在黑板上完成，其例题讲15分他学生独解。钟三、小结及知识回顾1、半导体导电原理。立完成后，教师点评讲解8分