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* 第一部分 半导体器件基础 一、半导体基础知识 二、晶体二极管 三、晶体三极管 第一讲 半导体基础知识 一、半导体的特性 半导体的导电性能随着温度的变化而发生显著的变化。 半导体的导电性能随着光照强度的变化而发生显著的变化。 半导体的导电性能随着微量杂质的掺入而发生显著的变化。 1、热敏性： 2、光敏性： 3、掺杂性： 二、本征半导体的导电特性 　　非常纯净的半导体称为本征半导体。常用的有硅、锗、硒、砷化镓及一些硫化物和氧化物。用得最多的就是硅和锗。 1、本征半导体的晶体结构 +4 +4 +4 ●　　● +4 +4 +4 +4 +4 +4 ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 +4 惯性核 价电子 　硅和锗原子结构简化模型及共价键结构示意图 +4 +4 +4 ●　　● +4 +4 +4 +4 +4 +4 ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 　　共价键中的价电子被束缚在两原子之间，不给予额外的能量是不能自由移动的。在绝对零度和无外界激发时，本征半导体中没有可移动的带电粒子，相当于绝缘体。 ２、本征激发 　　在室温或光照条件下，本征半导体中产生自由电子——空穴对的过程。 +4 +4 +4 ●　　● +4 +4 +4 +4 +4 +4 ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　　 ●　 ●　 ●　　● 由于热激发而产生的自由电子 自由电子移走后留下的空穴 　ａ、自由电子与空穴同生同灭，数量相等。 　ｂ、自由电子和空穴都是载流子。 　ｃ、载流子的浓度与温度成指数关系。 本征激发的特征： 三、杂质半导体的导电特性 在本征半导体中掺入微量杂质后所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N型半导体和P型半导体。 N型半导体——掺入五价杂质元素（如磷）后形成的半导体。 P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）后形成的半导体。 三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共价键中留下一个空位。邻近共价键中的价电子填补此空位时，在原共键中便留下一个空穴。 在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂形成 自由电子是少数载流子， 由热激发形成。 空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质 因而也称为受主杂质。 1、P型半导体的形成及特性 2、N型半导体的形成及特性 五价杂质原子与周围硅原子形成共价键，还多余一个价电子，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。 在N型半导体中自由电子是多数载流子，它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子, 由热激发形成。 提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子，因此五价杂质原子也称为施主杂质。 四、PN结的形成及特性 1、PN结的形成 P N ε 载流子浓度差 多子的扩散 出现空间电荷区 产生了内电场 促使少子漂移 阻碍多子的扩散 当扩散与漂移达到动态平衡时，在交界面附近就形成了一个空间电荷区，即PN结。 P N 2、PN结的特性 a、单向性 正偏时电流大，反偏时电流小。 正偏时电阻小，反偏时电阻大。 注意： ①、正向电流IF=扩散电流—漂移电流。 ②、IR很小具有饱和性用IS表示。 P N IR R E P N IF R E b、击穿性 反向电压增加到某个数值时，反向电流突然增加，这种现象称为击穿。 击穿时所对应的电压称为反向击穿电压，用VBR表示。 根据击穿机理不同，击穿分为雪崩击穿和齐纳击穿。 雪崩击穿机理： 反向电压↑→内电地场↑→载流子的动能↑→将中性原子中的价电子撞出来→IR↑。 齐纳击穿机理： 反向电压↑→内电地场↑→将中性原子中的价电子拉出来→IR↑ PN结的击穿并不意味着损坏。 注意： 如果超过就是热击穿，热击穿是不可逆的； 如果没有超过就是电击穿，电击穿是可逆的。 PN结是否损坏决定于击穿后电流与电压的乘积是否超过PN结容许的耗散功率。 c、电容性 如果给PN结加上变化的电压，PN结将呈现电容效应。（电压变化时有电荷的堆积与泄放的过程）