知识点PN结及其单向导电性教学文稿

电工电子技术主讲：韩振花项目六：常用半导体器件PN结及其单向导电性明确任务：PN结及其单向导电性知识准备：PN的形成与单向导电性操作训练：万用表验证PN结的单向导电性知识深化：PN结与半导体器件归纳总结（一）PN结及其单向导电性PN结如何形成的？PN结何时导通？何时截止？一、明确任务（一）导体、半导体、绝缘体

物质按其导电能力一般可分为导体，半导体和绝缘体。导电能力较强的物质称为导体，如铜、铝等。没有导电能力的物质称为绝缘体，如塑料、陶瓷等。导电能力介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。【特别提示】

制造半导体器件最常用的半导体材料为硅和锗。二、知识准备（二）半导体的特性1.热敏特性2.光敏特性3.掺杂特性二、知识准备（二）半导体的特性1.热敏特性和光敏特性

通常状态下半导体类似于绝缘体，几乎不导电。但在加热或光照加强时，半导体的阻值显著下降，导电能力增强类似于导体。利用半导体的热敏特性和光敏特性可制成热敏电阻和光敏电阻、光电二极管等元件，用于实现自动测量及自动控制等。二、知识准备1.热敏特性和光敏特性

半导体具有热敏特性和光敏特性是由半导体的内部结构所决定的。

纯净的半导体又称本征半导体。用于制造半导体器件的硅和锗都是四价元素，其最外层原子轨道上有四个电子，这四个电子为相邻的原子所共有，形成共价键结构。（二）半导体的特性二、知识准备半导体内部结构示意图（二）半导体的特性二、知识准备2.掺杂特性2.掺杂特性

如果在半导体里掺入少量的杂质，也会使半导体的导电能力增强。例如，在半导体硅或锗中掺入少量外层电子只有三个的硼元素，和外层电子数是四个的硅或锗原子组成共价键时，就自然形成一个空穴，这就使半导体中的空穴载流子增多，导电能力增强，这种掺入三价元素，空穴为多数载流子，而自由电子为少数载流子的半导体叫空穴型半导体，简称P型半导体。（二）半导体的特性二、知识准备2.掺杂特性

如果在半导体中掺入少量外层电子为五个的磷元素，在和半导体原子组成共价键时，就多出一个电子。这个多出来的电子不受共价键束缚，很容易成为自由电子而导电。这种掺入五价元素，电子为多数载流子，空穴为少数载流子的半导体叫电子型半导体，简称N型半导体。

单独的N型或P型半导体，只是在导电能力上得到了改善。由掺杂浓度的不同而得到不同值的半导体电阻。制造半导体二极管、三极管、场效应管等半导体器件，则是利用P型半导体和N型半导体两者的结合，既PN结。（二）半导体的特性二、知识准备1.PN结的形成

在一块纯净的半导体晶片上，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，如图所示。PN结的形成（三）PN结二、知识准备2.PN结的单向导电性（三）PN结二、知识准备2.PN结的单向导电性（三）PN结PN结外加正向电压，即P区接电源的正极，N区接电源的负极，称为PN结正偏，如图所示。外加电压在PN结上所形成的外电场与PN结的内电场方向相反，相当于削弱了内电场的作用，使PN结变窄，破坏了原有的动态平衡，加强了多数载流子的扩散运动，形成较大的正向电流。这时称PN结为正向导通状态。二、知识准备2.PN结的单向导电性（三）PN结如果给PN结外加反向电压，即P区接电源的负极，N区接电源的正极，称为PN结反偏，如图所示。外加电压在PN结上所形成的外电场与PN结的内电场方向相同，相当于增强了内电场的作用，使PN结变厚，破坏了原有的动态平衡，加强了少数载流子的漂移运动，由于少数载流子的数量很少，所以只有很小的反向电流，一般情况下可以忽略不计。这时称PN结为反向载止状态。二、知识准备（一）万用表验证PN的单向导通性1.PN的单向导通性

将万用表打到二极管档位，将红黑表笔分别接二极管的两侧，听见响声的时候为PN结导通，没有响声的时候为PN结截止。三、操作训练（一）PN结与半导体器件1.PN结与半导体器件PN结正偏（P＋N－）导通，反偏（P－N＋）载止，具有单向导电性。这是PN结的重要特性，PN结是制造各种半导体器件的基础。四、知识深化