电工学课件：半导体基础知识

第七章半导体器件

内容提要半导体器件是电子电路的核心器件。本章首先介绍了半导体的基本知识，然后讲述了两种常用半导体器件（半导体二极管、半导体三极管）的工作原理和基本特性。本着“管为路用”的原则，在了解其基本原理的基础上，重点掌握它们的应用。7.1半导体基础知识导体：金属一般都是导体。绝缘体(电介质)：如橡胶、塑料和陶瓷等。半导体：导电特性介于导体和绝缘体之间，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。物体7.1.1半导体的导电特性光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等)。热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强(可做成热敏元件，如热敏电阻)。一.半导体的主要特征掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变(可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管等）。完全纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。二.本征半导体GeSi制作半导体器件的主要材料是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。硅或锗的共价键结构共价键价电子共有化，形成共价键的晶体结构1.内部结构在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时,半导体相当于绝缘体。2.导电机理电子-空穴对的形成半导体中有两种载流子:自由电子和空穴自由电子空穴常温下在外电场作用下，电子的定向移动形成电流++++++++--------外电场++++++++--------外电场在外电场作用下，空穴的定向移动形成电流电子电流和空穴电流相等，它们之和为总的导电电流。注意：(3)由于热激发可产生电子和空穴，因此本征半导体的导电特性和温度有关，对温度很敏感。总结(1)本征半导体中载流子为电子和空穴;(2)电子和空穴成对出现，浓度相等；三.杂质半导体1.N型半导体

在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），就形成了N型半导体。电子---多子；空穴---少子。2.P型半导体

在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），就形成了P型半导体。空穴---多子；电子---少子。杂质半导体的表示方法P型半导体N型半导体注意杂质半导体中，多子的浓度取决于掺杂原子的浓度；少子的浓度取决于温度。(4)在外加电压的作用下，P型半导体中的电流主要是

，N型半导体中的电流主要是。（a.电子电流、b.空穴电流）(3)当温度升高时，少子的数量（a.减少、b.不变、c.增多）。abc(1)在杂质半导体中多子的数量与

（a.掺杂浓度、b.温度）有关。(2)在杂质半导体中少子的数量与（a.掺杂浓度、b.温度）有关。ba一.PN结的形成P区N区7.1.2PN结在交界面，由于两种载流子的浓度差，出现多子的扩散运动。N区P区在交界面，由于多子的扩散运动,经过复合,出现空间电荷区（又称耗尽层），形成内电场。空间电荷区N区P区内电场当多子的扩散与少子的漂移达到动态平衡（扩散电流等于漂移电流），形成PN结。PN结N区P区内电场(3)当扩散运动与漂移运动达到动态平衡时，形成PN结。总结(1)由于扩散运动形成空间电荷区和内电场;(2)内电场阻碍多子扩散，有利于少子漂移;二.PN结的单向导电性1.外加正向电压P区接电源正极，N区接电源负极，又称正向偏置。U

内电场外电场外电场削弱内电场，多子的扩散加强,使耗尽层变窄，形成较大的扩散电流，PN结导通