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* 第一章 双极型半导体器件 电子技术 第一章 双极型半导体器件 § 1.1 半导体的基本知识 § 1.2 PN 结 § 1.3半导体二极管 § 1.4特殊二极管 § 1.5 半导体三极管 下一页 上一页 首 页 1.1.1 导体、半导体和绝缘体 导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体，如铁、铜、铝等。 绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。 半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。 半导体的导电机理不同于其它物质，其特点为： 当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。 往纯净半导体中掺入某些杂质，会使其导电能力明显改变。 §1-1 半导体的基本知识 下一页 上一页 首 页 1.1.2 本征半导体 Ge Si 在绝对零度以下，本征半导体中无活跃载流子，不导电 用的最多的半导体是硅和锗，最外层电子（价电子）都是四个。 本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。 形成共价键后，每个原子最外层电子是八个，构成稳定结构。 +4 +4 +4 +4 共价键结构 束缚电子 下一页 上一页 首 页 1.1.3 杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。 P 型半导体：在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼(或 铟)而形成，也称为（空穴半导体）。 N 型半导体：在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑） 而形成。也称为（电子半导体）。 +4 +4 +5 +4 多余 电子 磷原子 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N 型半导体 N 型半导体中的载流子是什么？ 自由电子为多数载流子（多子） 空穴称为少数载流子（少子） + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N 型半导体 自由电子为多子 空穴是多子 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － P 型半导体 杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。 下一页 上一页 首 页 P型半导体 N型半导体 扩散运动 内电场E 漂移运动 扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。 内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。 空间电荷区， 也称耗尽层。 §1.2 PN 结 2.1.1 PN 结的形成 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。 1.2 . 2 PN结的单向导电性 PN 结外加正向电压： P 区接正、N 区接负电压 PN 结加上反向电压： P区加负、N 区加正电压 P N P N 内电场 外电场 变薄 结论：P N 结导通 内电场 外电场 变厚 结论：P N 结截止 下一页 上一页 首 页 §1.3 半导体二极管 一、基本结构 PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。 引线 外壳线 触丝线 基片 点接触型 PN结 面接触型 P N 二极管的电路符号： 1.3 P N 二、伏安特性 U I 死区电压 硅管0.6V,锗管0.2V。 导通压降: 硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。 反向击穿电压UBR 下一页 上一页 首 页 三、主要参数 1. 最大整流电流 IOM 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。 2. 反向击穿电压UBR 二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压UWRM一般是UBR的一半。 1.3 下一页 上一页 首 页 3. 反向电流 IR 指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。 以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。下面介绍两个交流参数。 1.3 下一页 上一页 首 页 4. 微变电阻 rD iD uD ID UD Q ?iD ?uD rD 是二极管