模电大学教材11-12

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）①导体：低价元素（如Cu、AI等）导电性能好②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③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T1.1.2杂质半导体①N型半导体②P型半导体2.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：

①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；

②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：

①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；

②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载流子浓度；温度决定少数载流子的浓度。

1.1.3PN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

①PN结的结电压为Uh0(N区P区）

②对称结与不对称结

③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PN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，UT≈26mV说明

由式可知，若PN结正向偏置时，且u>>uT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①齐纳击穿（反向击穿电压较低）（耗尽层较窄）②雪崩击穿（反向击穿电压较高）（耗尽层较宽）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）PN+-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.硅管与锗管的比较硅管：Uon≈0.5V，UD=(0.6~0.8)V（一般取UD=0.7V）IS＜0.1μA

锗管：Uon≈0.1V，UD=(0.1~0.3)V（一般取UD=0.2V），IS＝几十μA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)≤IF2.最高反向工作电压UR：指最大值。要求URmax≤UR3.反向电流IR:要求IR4.最高工作频率f