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第四章 半导体器件简介 §1 半导体的基本知识 §2 PN 结及半导体二极管 §3 特殊二极管 §4 半导体三极管 §5 场效应晶体管 §1.1 半导体材料及其特点： 1．半导体的导电能力介于导体与绝缘体之 间。 2．半导体受外界光和热的刺激时，其导电 能力将会有显著变化。 3. 在纯净半导体中，加入微量的杂质，其 导电能力会急剧增强。 典型的半导体有硅(Si)和锗(Ge) 以及砷化镓 (GaAs)等。 §1.2 半导体材料 根据物体导电能力(电阻率)的不同，划分为导 体、绝缘体和半导体。由外层电子的情况决定。 典型的半导体有硅（Si ）、锗（Ge ）、砷化 镓（GaAs ）、氮化镓（GaN ）等，电阻率为10- 3 9 ～10 Ω⋅cm 。 半导体的特点： 导电能力介于导体和绝缘体之间； 受外界光和热刺激时电导率发生很大变 化——光敏元件、热敏元件； 掺进微量杂质，导电能力显著增加。 §1.3 半导体的共价键结构（1） 用的最多的半导体如硅和锗，它们的最外层电子 （价电子）都是四个。 Ge Si 通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体，原 子和原子之间通过共价键连接。--本征半导体 §1.3 半导体的共价键结构（2） +4 +4 +4 +4 共价键有很强的结合力，使原子规则排 列，形成晶体。导电能力弱。 §1.3 半导体的共价键结构（3） §1.4 本征半导体及其导电作用-1 两种载流子 本征激发本征半导体中的价电子获得足 够的随机热振动能量而挣脱共价键的束 缚，成为自由电子。 §1.4 本征半导体、空穴及其导电作用-2 1、载流子、自由电子和空穴 用来运载电荷的粒子称为载流子(Carrier) 。 本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即 载流子），相当于绝缘体。在常温下，由于热激 发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键 的束缚，成为自由电子(Electron)，同时共价 键上留下一个空位，称为空穴(Hole)。 §1.4 本征半导体、空穴及其导电作用-3 2、本征半导体的导电机理 空穴的移动——空穴 的运动是靠相邻共价 键中的价电子依次充 填空穴来实现的。用 空穴的运动代替电子 的运动，将空穴看成 一个带正电的粒子。 §1.4 本征半导体、空穴及其导电作用-4 在本征半导体中，空穴和自由电子总是成对出现 的，即电子和空穴的数量相等。 电子空穴对—— 由热激发而产生的自由电子和空穴对。 本征半导体中电流由两部分组成： 1. 自由电子移动产生的电流。 2. 空穴移动产生的电流。 本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。 温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半 导体的导电能力越强，温度是影响半导体性 能的一个重要的外部因素，这是半导体的一 大特点。 1.5 杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂 质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的 杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半 导体称为杂质半导体。 P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼） 的半导体。 N型半导体——掺入五价杂质元素（如磷） 的半导体。 1. P型半导体 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。 空位很容易俘获电子，使杂质原子成为 负离子。三价杂质 因接受电子而称为受主杂 质。 2. N型半导体 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