【2019年整理】半导体基本器件
半导体元器件基础知识
PN结
在同一块半导体基片的两边分别形成N型和P型 半导体，它们的交界面附近会形成一个很薄的空间
电荷区，称其为PN结。
PN结的形成过程如图所示。
P区
N区
耗尽层空 P 间电荷区 N
扩散运动方向
自建场
(a)
(b)
（a）多子扩散示意图；（b）PN结的形成
PN结的单向导电性
PN结正向偏置——导通 给PN结加上电压，使电压的正极接P区，负极接N区
（1）共发射极接法（简称共射接法）。共射接法是以基极为输 入端的一端，集电极为输出端的一端，发射极为公共端，如下图（a） 所示。
（2）共基极接法（简称共基接法）。共基接法是以发射极为输 入端的一端，集电极为输出端的一端，基极为公共端，如下图（b） 所示。 （3）共集电极接法（简称共集接法）。共集接法是以基极为输入端 的一端，发射极为输出端的一端，集电极为公共端，如下图（c）所 示。
＋4
＋4
＋4
由于热激发而产 生的自由电子
＋4
＋4
＋4
自由电子移走
后留下的空穴
＋4
＋4
＋4
P型半导体的共价键结构
在P型半导体中，原来的晶体仍会产生电 子—空穴对，由于杂质的掺入，使得空穴数目 远大于自由电子数目，成为多数载流子(简称 多子)，而自由电子则为少数载流子(简称少 子)。因而P型半导体以空穴导电为主。
阳极 引线
N型锗片
阴极 引线
金属触丝 (a)
外壳
铝合金小球
阳极引线PN结N型硅 Nhomakorabea金锑合金
底座
(b) 阴极引线
半导体二极管的结构及符号 （a）点接触型结构;（b）面接触型结构;
阳极 阴极 引线 引线
半导体及其常用器件资料
章目录
电工电子技术
1. 半导体中少子的浓度虽然很低 ，但少子对温度 非常敏感，因此温度对半导体器件的性能影响很 大。而多子因浓度基本上等于杂质原子的掺杂浓
是这种半导体的导 电主流。
＋4
＋4
＋4
在室温情况下，本征硅中的磷杂质等于10-6数量级时，电 子载流子的数目将增加几十万倍。掺入五价元素的杂质半导
体由于自由电子多而称为电子型半导体，也叫做N型半导体。
章目录
电工电子技术
＋4
＋－ 4
＋4
掺入硼杂质的硅半
+
B
导体晶格中，空穴 载流子的数量大大
＋4
＋4
＋4
章目录
电工电子技术
＋4
＋4
＋4
自由电子载流子运动可以形
容为没有座位人的移动；空穴
载流子运动则可形容为有座位
＋4
＋4
＋4 的人依次向前挪动座位的运动。
半导体内部的这两种运动总是
共存的，且在一定温度下达到
动态平衡。
＋4
＋4
＋4
半导体的导电机理
半导体的导电机理与金属导体导电机理有本质上的区别： 金属导体中只有自由电子一种载流子参与导电；而半导体中 则是本征激发下的自由电子和复合运动形成的空穴两种载流 子同时参与导电。两种载流子电量相等、符号相反，即自由 电子载流子和空穴载流子的运动方向相反。
学习与归纳 度，所以说多子的数量基本上不受温度的影响。
2. 半导体受温度和光照影响，产生本征激发现象而出现电子、空 穴对；同时，其它价电子又不断地 “转移跳进”本征激发出现 的空穴中，产生价电子与空穴的复合。在一定温度下，电子、空 穴对的激发和复合最终达到动态平衡状态。平衡状态下，半导体 中的载流子浓度一定，即反向电流的数值基本不发生变化。
半导体基本知识总结
半导体基本知识总结半导体是一种介于导体（如金属）和绝缘体（如橡胶）之间的材料。
它的电导率介于导体和绝缘体之间，可以在特定条件下导电或导热。
半导体材料通常由硅（Si）或锗（Ge）等元素组成。
半导体具有以下几个重要特性：1. 带隙: 半导体具有能带隙，在原子之间存在禁止带，使得半导体在低温状态下几乎没有自由电子或空穴存在。
当半导体受到外部能量或掺杂杂质的影响时，带隙可以被克服，进而产生导电或导热行为。
2. 导电性: 半导体的电导性取决于其材料内部的掺杂情况。
掺杂是指将杂质元素（如硼或磷）引入半导体材料中，以改变其电子特性。
N型半导体中的杂质元素会提供额外的自由电子，增加导电性；P型半导体中的杂质元素会提供额外的空穴，也可以增加导电性。
3. PN结: PN结是由P型半导体和N型半导体通过特定方式连接而成的结构。
PN结具有整流特性，只允许电流在特定方向上通过。
当正向偏置（即正端连接正极，负端连接负极）时，电流可以自由通过；而反向偏置时，几乎没有电流通过。
4. 半导体器件: 多种半导体器件被广泛使用，如二极管、晶体管和集成电路。
二极管是一种具有正向和反向导电特性的器件，可用于整流和电压稳定等应用。
晶体管是一种具有放大和开关功能的半导体器件。
集成电路是把多个晶体管、电阻和电容等器件集成在一起，成为一个小型电路单元，用于各种电子设备。
半导体的发现和发展极大地推动了现代电子技术的进步。
它不仅广泛应用于计算机、通信设备和电子产品，还在光电子学、太阳能电池和传感器等领域发挥着重要作用。
随着半导体技术的不断发展，人们对于半导体材料与器件的研究仍在进行，为电子技术的未来发展提供了无限可能性。
半导体器件
+
COM
BUZZ 2.5 25 250 BATT DC mA
+
红表笔
2
1
3 4
红表笔
【练习五】 1、用万用表测量指定二极管的正向和反向电 阻，判断其是硅还是锗材料的，判断正极和负极。
2、使用数字式万用表和指针式万用表的电阻 挡进行判别给定桥式整流器引脚和的好坏。 3、用万用表测量指定稳压二极管，粗略判断 其稳压值。
一、普通二极管
把一块P型和一块N型半导体结合在一起构成 PN结，也就成为半导体二极管的基本结构，分别 引出正极和负极电极就成了一个二极管。
+ + P N P N + -
二极管的符号
+
-
二极管的符号如上图所示；正极也称阳极， 可用字母A表示,负极也称阴极，用字母K表示。
-
+
Hale Waihona Puke 1、普通二极管的类型 二极管主要有硅和锗两种类型，硅二极管的 漏电电流小、反向击穿电压高，但正向压降也高， 约为0.7V。锗二极管的漏电电流相对较大、反向 击穿电压较低，但正向压降小约为0.2V。 二极管结构有点接触型和面接触型的两种， 点接触型二极管的PN结面积很小，只能承受较小 的电流，但能在高频电路中工作，适用于检波、 调制和各种开关电路。面接触型二极管具有电流 大，但结电容较大，适用于低频交流电的整流， 不适用于高频电路。
② 发光二极管的外形和符号 常见的发光二极管的外形有直径2、3、5(mm) 圆形的和2×5(mm)长方型的，发光二极管也具有单 向导电的性质，只有加上正向电压才会发光。 发光二极管符号如下图。通常发光二极管用来 做电路工作的指示，它比小灯泡的效率高得多，而 且寿命也长得多。
半导体器件基础
对于PNP型三极管，其外部电压源极性相反，注入载流子为空穴，
实际电流方向相反，分析方法相同。
1.3 双极型三极管
1.3.3 双极型三极管的特性曲线和工作状态
三极管的特性曲线是指三极管各电极之间电压和电流的关系 曲线。它直观地表达了三极管内部的物理变化规律，描述了三极 管的外特性。下面以共发射极电路为例，讨论双极型三极管的输 入、输出特性曲线，测试电路如图1.3.3所示。。
1.1 PN结
1.1.3 PN结的单向导电性
1
PN结的正向偏置
1.1 PN结
1.1.3 PN结的单向导电性
2
PN结的反向偏置
1.1 PN结
1.1.3 PN结的单向导电性
3
PN结的伏安特性曲线
1.2 半导体二极管
1.2.1 二极管的结构
半导体二极管按其结构可分为点接触型和面接触型两种。点接触型二 极管（一般为锗管）由于其PN结的面积很小，因此结电容小，允许通过的 电流也小，适用于高频电路检波或小电流整流，也可用作数字电路中的开关 元件。面接触型二极管（一般为硅管）由于其PN结的面积大，结电容大， 允许通过的电流较大，适用于低频整流；对于硅平面型二极管，结面积大的 可用于大功率整流，结面积小的适用于脉冲数字电路的开关管。
1.2 半导体二极管
例1.2.2判断图1.2.7所示电路 中哪个二极电路中其阳极电位是相 同的。因此，两二极管中阴极电 位最低的那只导通。 显然VD2导 通，并使AO两端电压钳位于-6 V， 即UAO=-6 V。VD1上加的是-6 V， 所以VD1截止，VD1起隔离作用。
（1）N型半导体。在本征半导体硅（或锗）中掺入微量的五价 元素磷（P），如图1.1.4所示。
（2）P型半导体。若在本征半导体硅中掺入微量的三价元素硼 （B），如图1.1.5所示。
什么是半导体器件有哪些常见的半导体器件
什么是半导体器件有哪些常见的半导体器件半导体器件是指由半导体材料制成的用于电子、光电子、光学和微波等领域的电子元器件。
它具有半导体材料固有的特性，可以在不同的电压和电流条件下改变其电子特性，从而实现电子器件的各种功能。
常见的半导体器件有以下几种：1. 二极管（Diode）：二极管是最简单的半导体器件之一。
它由一个P型半导体和一个N型半导体组成。
二极管具有单向导电性，可以将电流限制在一个方向。
常见的二极管应用包括整流器、稳压器和光电二极管等。
2. 晶体管（Transistor）：晶体管是一种电子放大器和开关器件，由三层或两层不同类型的半导体材料构成。
晶体管可分为双极型（BJT）和场效应型（FET）两种。
它广泛应用于放大器、开关电路和逻辑电路等领域。
3. MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）：MOSFET是一种常用的场效应晶体管。
它具有低功耗、高开关速度和可控性强等特点，被广泛应用于数字电路、功率放大器和片上系统等领域。
4. 整流器（Rectifier）：整流器是一种将交流电转换为直流电的器件。
它主要由二极管组成，可以实现电能的转换和电源的稳定。
整流器广泛应用于电源供电、电动机驱动和电子设备等领域。
5. 发光二极管（LED）：发光二极管是一种能够将电能转换为光能的器件。
它具有高亮度、低功耗和长寿命等特点，被广泛应用于照明、显示和通信等领域。
6. 激光二极管（LD）：激光二极管是一种能够产生相干光的器件。
它具有高亮度、窄光谱和调制速度快等特点，广泛应用于激光打印、激光切割和光纤通信等领域。
7. 三极管（Triode）：三极管是晶体管的前身，它由三层不同类型的半导体材料构成。
三极管可以放大电流和电压，被广泛应用于放大器、调制器和振荡器等领域。
8. 可控硅（SCR）：可控硅是一种具有开关特性的器件。
它可以控制电流的导通和截止，广泛应用于交流电控制、功率调节和电能转换等领域。
9. 电压稳压器（Voltage Regulator）：电压稳压器是一种用于稳定输出电压的器件。
半导体器件 基本知识
(1-32)
(3)、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VBR
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VWRM一般 是VBR的一半。
(1-33)
N中的电子（都是多子）向对方运动 （扩散运动）。 3、P中的电子和N中的空穴（都是少子）， 数量有限，因此由它们形成的电流很 小。
(1-26)
2.2 PN结的单向导电性 PN结加上正向电压、正向偏置的意
思是： P区加正、N区加负电压。 PN结加上反向电压、反向偏置的意
思是： P区加负、N区加正电压。
结构特点：
集电区： 面积较大
B 基极
C 集电极
N P N
E 发射极
基区：较薄， 掺杂浓度低
发射区：掺 杂浓度较高
(1-46)
C 集电极
N
B
P基极NFra bibliotekE 发射极
集电结 发射结
(1-47)
4.2 电流放大原理
基区空
穴向发
射区的
扩散可
B
忽略。
进入P区的电子
少 空部穴分复与合R基，B 区形的成 电 扩流散I到BE集E，B电多结数。
（2）电压温度系数U（%/℃） 稳压值受温度变化影响的的系数。
（3）动态电阻
r UZ
Z
I Z
(1-41)
（4）稳定电流IZ、最大、最小稳定电流Izmax、 Izmian。
（5）最大允许功耗
PZM U Z I Z max
(1-42)
3.2 光电二极管 反向电流随光照强度的增加而上升。
半导体器件的基本知识
1.4.2 光敏二极管
a) 光敏二极管伏安特性曲线
b) 光敏二极管图形符号
图1-17 光敏二极管伏安特性曲线及图形符号
1.4.3 发光二极管
发光二极管简写为LED，其工作原理与光电二极管相反。 由于它采用砷化镓、磷化镓等半导体材料制成，所以在通 过正向电流时，由于电子与空穴的直接复合而发出光来。
a) 发光二极管图形符号
b) 发光二极管工作电路
图1-18 发光二极管的图形符号及其工作电路
1.5 双极型晶体管
• 双极型晶体管（Bipolar Junction Transistor， BJT），简称晶体管，它是通过一定的工艺 将两个PN结结合在一起的器件。由于PN结 之间相互影响，BJT表现出不同于单个PN 结的特性，具有电流放大作用，使PN结的 应用发生了质的飞跃。
1．输入特性曲线 UCE=0V的输入特性曲线类似二极管正向于特性曲线。UCE≥1V时，集电极 已反向偏置，而基区又很薄，可以把从发射极扩散到基区的电子中的绝大 部分拉入集电区。此后，UCE对IB就不再有明显的影响，其特性曲线会向 右稍微移动，但UCE再增加时，曲线右移很不明显，就是说UCE≥1V后的 输入特性曲线基本是重合的。所以，通常只画出UCE≥1V的一条输入特性 曲线。
PN结的两端外加不同极性的电压时，PN结呈现截然 不同的导电性能。
1．PN结外加正向电压
当外加电压V，正极接P区，负极接N区时，称PN结外加正 向电压或PN结正向偏置(简称正偏)。外加正向电压后，外 电场与内电场的方向相反，扩散与漂移运动的平衡被破坏。 外电场促使N区的自由电子进入空间电荷区抵消一部分正 空间电荷，P区的空穴进入空间电荷区抵消一部分负空间 电荷，整个空间电荷区变窄，内电场被削弱，多数载流子 的扩散运动增强，形成较大的扩散电流（正向电流）。在 一定范围内，外电场愈强，正向电流愈大，PN结呈现出一 个阻值很小的电阻，称为PN结正向导通。
半导体器件的基本知识
半导体器件的基本知识在现代科技的高速发展中，半导体器件扮演着至关重要的角色。
从我们日常使用的智能手机、电脑，到各种智能家电、汽车电子，乃至医疗设备和航空航天领域，半导体器件无处不在。
那么，什么是半导体器件？它们又是如何工作的呢？让我们一起来揭开半导体器件的神秘面纱。
半导体，顾名思义，其导电性能介于导体和绝缘体之间。
常见的半导体材料有硅（Si）、锗（Ge）等。
这些材料的原子结构和特性使得它们在特定条件下能够实现对电流的控制和调节。
半导体器件的种类繁多，其中最基本的包括二极管、三极管和场效应管等。
二极管是一种最简单的半导体器件。
它具有单向导电性，也就是说电流只能从一个方向通过。
二极管的结构就像是一个 PN 结，P 型半导体和 N 型半导体结合在一起。
当在二极管上施加正向电压时，电流可以顺利通过；而施加反向电压时，电流几乎无法通过，只有极小的反向漏电流。
二极管在电路中常用于整流、稳压、检波等功能。
比如，在电源适配器中，二极管就被用来将交流电转换为直流电。
三极管则比二极管复杂一些，它有三个电极，分别是基极（B）、发射极（E）和集电极（C）。
根据结构的不同，三极管分为 NPN 型和PNP 型。
三极管的主要作用是放大电流信号。
当基极输入一个较小的电流变化时，会引起集电极和发射极之间较大的电流变化，从而实现信号的放大。
此外，三极管还可以用作开关，控制电路的通断。
场效应管也是一种重要的半导体器件。
它是利用电场来控制电流的。
场效应管分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管。
绝缘栅型场效应管中的 MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）在现代集成电路中应用广泛。
它具有输入电阻高、噪声低、功耗小等优点，常用于数字电路和模拟电路中。
半导体器件的制造工艺非常复杂和精细。
首先，需要通过一系列的化学和物理过程，将半导体材料提纯并制备成晶圆。
然后，在晶圆上通过光刻、蚀刻、掺杂等工艺制作出各种半导体器件的结构。
这些工艺要求极高的精度和纯度，以确保半导体器件的性能和可靠性。
半导体器件基础
IC IB
集电极与基极电流的关系为：
IE
IC
IB
共射电流放大倍数
β的值远大于1，通常在20~200范围内，只与管子的结 构有关，与外加电压无关。
放大是最基本的模拟信号处理功能
放大——是指把微小的、微弱的电信号不失 真的进行放大，实现能量的控制和转换。
不失真——就是一个微弱的电信号通过放大器 后，输出电压或电流的幅度得到了放大，但它 随时间变化的规律不能变。
内电场 E
EW
R
综上所述
PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流，PN结导通（相 当开关闭合）；
PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流，PN结截止（相 当开关断开）。
由此可以得出结论：PN结具有单向导电性（开关特性）。
小结 1．半导体材料的导电性能介于导体和绝缘体之间。半导体具有热敏、光敏、杂敏等特性。 常用的半导体材料是硅和锗，并被制作成晶体。
P型半导体 空间电荷区 N型半导体
－ － －－
++ ++
－ － －－
++ ++
－ － －－ ++ + +
内电场 E
EW
R
加反向电压(反偏)——N区接电源正极， P区接电源负极，则电源产生的外电场与PN结的内电场 方向相同，增强了内电场，PN结变宽，表现为很大的电阻，有较小的反向电流（少数载流子形成 的漂移电流），PN结处于反向截止状态。
2、半导体导电时有两种载流子（自由电子和空穴）参与形成电流。在纯净的半导体中掺入 不同的微量杂质，可以得到N型半导体（电子型）和P型半导体（空穴型）。
第一章半导体器件基础知识
江西应用技术职业学院
16
本章概述
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
第一章 半导体器件基础知识
2. 最高反向工作电压 UR
工作时允许加在二极管两端的反向电压值。通常将击穿电
压 UBR 的一半定义为 UR 。
第
二
3. 反向电流 IR
节
通常希望 IR 值愈小愈好。
半 导
4. 最高工作频率 fM
体 二
如果给PN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结内电场的方向相同， 第
增强了内电场的作用，破坏了原有的动态平衡，使PN结变厚，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
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22
本章概述
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
第一章 半导体器件基础知识
2．光电二极管 光电二极管又称光敏二极管，是一种将光信号转换为电信号的 特殊二极管（受光器件）。光电二极管的符号如图所示。
受光面
受光面
第
二
节
半
光电二极管工作在反向偏置下，无光照时，流过光电二极管的电 导
管
第五节
击穿并不意味管子损坏，若控制击穿电流，电
压降低后，还可恢复正常。
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15
第一章 半导体器件基础知识
三、温度对二级管特性的影响
本章概述
1．温度升高1℃，硅和锗二极管导通时的正向压降UF将
减小2.5mv左右。
第一节
2．温度每升高10℃，反向电流增加约一倍。
半导体器件重要知识点总结
半导体器件重要知识点总结一、半导体基础知识1. 半导体的概念及特性：半导体是指导电性介于导体和绝缘体之间的一类材料。
由于半导体材料的导电性能受温度、光照等外部条件的影响比较大，它可以在不同的条件下表现出不同的导电特性。
半导体材料常见的有硅、锗等。
2. P型半导体和N型半导体：P型半导体是指在半导体材料中掺入了3价元素，如硼、铝等，使其成为带正电荷的空穴主导的半导体材料。
N型半导体是指在半导体材料中掺入了5价元素，如磷、砷等，使其成为自由电子主导的半导体材料。
3. 掺杂：半导体器件在制造过程中一般都要进行掺杂，以改变其导电性能。
掺杂分为N型掺杂和P型掺杂，通过掺杂可以使半导体材料的导电性能得到调控，从而获得所需要的电子特性。
4. pn结：pn结是指将P型半导体和N型半导体直接连接而成的结构，它是构成各类半导体器件的基础之一。
pn结具有整流、发光、光电转换等特性，在各类器件中得到了广泛的应用。
二、半导体器件的基本知识1. 二极管（Diode）：二极管是一种基本的半导体器件，它采用pn结的结构，在正向偏置时可以导通，而在反向偏置时则将电流阻断。
二极管在各类电子电路中具有整流、电压稳定、信号检测等重要作用。
2. 晶体管（Transistor）：晶体管是一种由半导体材料制成的三电极器件，它采用多个pn结的结构，其主要功能是放大信号、开关电路和稳定电路等。
晶体管在各类电子器件中扮演着至关重要的作用，是现代电子技术的重要组成部分。
3. 集成电路（IC）：集成电路是将大量的半导体器件集成在一块半导体芯片上的器件，它可以实现各种功能，如存储、计算、通信等。
集成电路在现代电子技术中已成为了各类电子产品不可或缺的一部分，是现代电子产品的核心之一。
4. MOS场效应管（MOSFET）：MOSFET是一种基于金属-氧化物-半导体的结构的场效应晶体管，它在功率控制、开关电路、放大器等方面有着重要的应用。
MOSFET在各类电源、电动机控制等领域得到了广泛的应用。
基本的半导体器件
基本的半导体器件半导体器件是一种能够在电子器件中起到重要作用的器件，广泛应用于电子、通信、计算机等领域。
本文将介绍几种基本的半导体器件，包括二极管、晶体管、场效应管和集成电路。
一、二极管二极管是一种最基本的半导体器件之一，它由P型和N型半导体材料组成。
二极管具有单向导电性，即只允许电流在一个方向上通过。
当正向电压施加在P区，负向电压施加在N区时，二极管将导通。
而当反向电压施加在P区，正向电压施加在N区时，二极管将截止。
二极管广泛应用于电源、整流器、信号检测等电路中。
二、晶体管晶体管是一种控制电流的半导体器件，由三个或更多的半导体材料层组成。
晶体管具有放大信号、开关电路等功能。
根据结构不同，晶体管可以分为NPN和PNP两种类型。
当电流通过基极时，NPN型晶体管的电流放大，而PNP型晶体管的电流减小。
晶体管被广泛应用于放大器、开关电路、计算机内存等领域。
三、场效应管场效应管是一种能够控制电流的半导体器件，由源极、漏极和栅极组成。
场效应管根据不同的工作原理，可以分为MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）和JFET（结型场效应管）两种类型。
场效应管通过改变栅极电压来控制漏极电流。
场效应管具有高输入电阻、低噪声等特点，被广泛应用于放大器、开关电路、数字电路等领域。
四、集成电路集成电路是将大量的电子器件集成在一个芯片上的半导体器件。
根据集成电路的规模，可以分为小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）等。
集成电路具有体积小、功耗低、性能稳定等优点，被广泛应用于计算机、通信、消费电子等领域。
二极管、晶体管、场效应管和集成电路是基本的半导体器件。
它们在电子领域中起到至关重要的作用，用于控制电流、放大信号、实现开关等功能。
随着科技的不断发展，半导体器件的性能不断提高，应用范围也越来越广泛。
相信在未来，半导体器件将继续发挥重要的作用，推动科技的进步和社会的发展。
半导体主要知识点总结
半导体主要知识点总结一、半导体的基本概念1.1半导体的定义与特点：半导体是介于导体和绝缘体之间的一类材料，具有介于导体和绝缘体之间的电阻率。
与导体相比，半导体的电阻率较高；与绝缘体相比，半导体的电子传导性能较好。
由于半导体具有这种特殊的电学性质，因此具有重要的电子学应用价值。
1.2半导体的晶体结构：半导体晶体结构通常是由离子键或共价键构成的晶体结构。
半导体的晶体结构对其电学性质有重要的影响，这也是半导体电学性质的重要基础。
1.3半导体的能带结构：半导体的电学性质与其能带结构密切相关。
在半导体的能带结构中，通常存在导带和价带，以及禁带。
导带中的载流子为自由电子，价带中的载流子为空穴，而在禁带中则没有载流子存在。
二、半导体的掺杂和电子输运2.1半导体的掺杂：半导体的电学性质可以通过掺杂来调控。
通常会向半导体中引入杂质原子，以改变半导体的电学性质。
N型半导体是指将少量的五价杂质引入四价半导体中，以增加自由电子的浓度。
P型半导体是指将少量的三价杂质引入四价半导体中，以增加空穴的浓度。
2.2半导体中的载流子输运：在半导体中，载流子可以通过漂移和扩散两种方式进行输运。
漂移是指载流子在电场作用下移动的过程，而扩散是指载流子由高浓度区域向低浓度区域扩散的过程。
这两种过程决定了半导体材料的电学性质。
三、半导体器件与应用3.1二极管：二极管是一种基本的半导体器件，由N型半导体和P型半导体组成。
二极管具有整流和选择通道的功能，是现代电子设备中广泛应用的器件之一。
3.2晶体管：晶体管是一种由多个半导体材料组成的器件。
它通常由多个P型半导体、N型半导体和掺杂层组成。
晶体管是目前电子设备中最重要的器件之一，具有放大、开关和稳定电流等功能。
3.3集成电路：集成电路是将大量的电子器件集成在一块芯片上的器件。
它是现代电子设备中最重要的组成部分之一，可以实现各种复杂的功能，如计算、存储和通信等。
3.4发光二极管：发光二极管是一种将电能转化为光能的半导体器件，具有高效、省电和寿命长的特点。
第7章 半导体器件基础
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。
7.1.1 半导体的导电特性
一、半导体的主要特征
热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强
(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。
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)。
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）。
二、 本征半导体 纯净的半导体称为本征半导体。
1、内部结构
硅 或 锗 的 晶 体 结 构
共价键
价电子共有化，形成共价键的晶体结构
-
2、导电机理
电 子 空穴 空 穴 对 的 形 成
自由电子
7.4 晶体管
7.4.1 基本结构 1. 分类 C 集电极 NPN型
集电极 C PNP型
N
B
P
基极
N
P
B
N
基极 P
E 发射极
E 发射极
集电区： 面积较大， 掺杂浓度 低
B 基极
C 集电极
N P N
E 发射极
基区：较薄， 掺杂浓度低
发射区：掺 杂浓度较高
C 集电极
B 基极
N P N
E 发射极
集电结 发射结
1. 在杂质半导体中多子的数量与 a （a. 掺杂浓度、b.温度）有关。
2. 在杂质半导体中少子的数量与 b （a. 掺杂浓度、b.温度）有关。
3. 当温度升高时，少子的数量 c （a. 减少、b. 不变、c. 增多）。
4. 在外加电压的作用下，P 型半导体中的电流 主要是 b ，N 型半导体中的电流主要是 a 。
【2019年整理】电子电路基础知识80405
电路基础知识(一)电路基础知识（1）——电阻导电体对电流的阻碍作用称着电阻，用符号R表示，单位为欧姆、千欧、兆欧，分别用Ω、KΩ、MΩ表示。
一、电阻的型号命名方法：国产电阻器的型号由四部分组成（不适用敏感电阻）第一部分：主称，用字母表示，表示产品的名字。
如R表示电阻，W表示电位器。
第二部分：材料，用字母表示，表示电阻体用什么材料组成，T-碳膜、H-合成碳膜、S-有机实心、N-无机实心、J-金属膜、Y-氮化膜、C-沉积膜、I-玻璃釉膜、X-线绕。
第三部分：分类，一般用数字表示，个别类型用字母表示，表示产品属于什么类型。
1-普通、2-普通、3-超高频、4-高阻、5-高温、6-精密、7-精密、8-高压、9-特殊、G-高功率、T-可调。
第四部分:序号，用数字表示，表示同类产品中不同品种，以区分产品的外型尺寸和性能指标等例如：R T 1 1 型普通碳膜电阻a1}二、电阻器的分类1、线绕电阻器：通用线绕电阻器、精密线绕电阻器、大功率线绕电阻器、高频线绕电阻器。
2、薄膜电阻器：碳膜电阻器、合成碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、化学沉积膜电阻器、玻璃釉膜电阻器、金属氮化膜电阻器。
3、实心电阻器：无机合成实心碳质电阻器、有机合成实心碳质电阻器。
4、敏感电阻器：压敏电阻器、热敏电阻器、光敏电阻器、力敏电阻器、气敏电阻器、湿敏电阻器。
三、主要特性参数1、标称阻值：电阻器上面所标示的阻值。
2、允许误差：标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数称阻值偏差，它表示电阻器的精度。
允许误差与精度等级对应关系如下：±0.5%-0.05、±1%-0.1(或00)、±2%-0.2(或0)、±5%-Ⅰ级、±10%-Ⅱ级、±20%-Ⅲ级3、额定功率：在正常的大气压力90-106.6KPa及环境温度为－55℃～＋70℃的条件下，电阻器长期工作所允许耗散的最大功率。
【精品】电子元器件基础知识——半导体器件
一、中国半导体器件型号命名方法半导体器件型号由五部分(场效应器件、半导体特殊器件、复合管、PIN型管、激光器件的型号命名只有第三、四、五部分）组成.五个部分意义如下:第一部分：用数字表示半导体器件有效电极数目。
2—二极管、3-三极管第二部分:用汉语拼音字母表示半导体器件的材料和极性。
表示二极管时：A—N型锗材料、B—P型锗材料、C-N型硅材料、D—P型硅材料。
表示三极管时：A—PNP 型锗材料、B-NPN型锗材料、C-PNP型硅材料、D-NPN型硅材料。
第三部分：用汉语拼音字母表示半导体器件的内型。
P—普通管、V-微波管、W-稳压管、C-参量管、Z-整流管、L-整流堆、S—隧道管、N-阻尼管、U-光电器件、K—开关管、X-低频小功率管(F<3MHz，Pc<1W)、G—高频小功率管（f〉3MHz,Pc〈1W）、D—低频大功率管（f〈3MHz，Pc〉1W）、A-高频大功率管（f〉3MHz,Pc〉1W）、T-半导体晶闸管（可控整流器）、Y—体效应器件、B—雪崩管、J-阶跃恢复管、CS-场效应管、BT—半导体特殊器件、FH-复合管、PIN-PIN型管、JG—激光器件。
第四部分：用数字表示序号第五部分：用汉语拼音字母表示规格号例如：3DG18表示NPN型硅材料高频三极管日本半导体分立器件型号命名方法二、日本生产的半导体分立器件，由五至七部分组成.通常只用到前五个部分，其各部分的符号意义如下:第一部分：用数字表示器件有效电极数目或类型。
0-光电（即光敏）二极管三极管及上述器件的组合管、1-二极管、2三极或具有两个pn结的其他器件、3-具有四个有效电极或具有三个pn结的其他器件、┄┄依此类推。
第二部分：日本电子工业协会JEIA注册标志.S-表示已在日本电子工业协会JEIA 注册登记的半导体分立器件。
第三部分：用字母表示器件使用材料极性和类型.ATMEL代理A—PNP型高频管、B-PNP型低频管、C-NPN型高频管、D-NPN型低频管、F—P控制极可控硅、G—N控制极可控硅、H-N基极单结晶体管、J-P沟道场效应管、K-N沟道场效应管、M-双向可控硅.第四部分:用数字表示在日本电子工业协会JEIA登记的顺序号。
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2.1 半导体二极管
2.1.1 半导体基本知识 4. PN结的单向导电性 ③ PN结伏安特性 c. 外加反向电压时， PN结处于截止状态，反向电流 IR 很小。 d. 反向电压大于“击穿电压U（BR）”时，反向电流 IR 急剧增加。
2.1 半导体二极管
2.1 半导体二极管
2.1.1 半导体基本知识 3. PN结的形成
半导体中载流子有扩散运动和漂移运动两种运动方式。 载流子在电场作用下的定向运动称为漂移运动。半导 体中，如果载流子浓度分布不均匀，因为浓度差，载 流子将会从浓度高的区域向浓度低的区域运动，这种 运动称为扩散运动。
将一块半导体的一侧掺杂成P型半导体，另一侧掺杂 成N型半导体，在两种半导体的交界面处将形成一个 特殊的薄层： PN结
(1)N型半导体
在硅晶体中掺入五价元素磷, 多出的一 个电子不受共价键的束缚,室温下很容 易成为自由电子。
磷原子失去一个电子成为正离子（在 晶体中不能移动）。 每个磷原子都提供一个自由电子，自 由电子数目大大增加，远远超过空穴 数。这种半导体主要依靠电子导电， 称为电子型或N型半导体。
2.1 半导体二极管
2.1.1 半导体基本知识 2. N型和P型半导体 (1)N型半导体 自由电子：多数载流子（简称多子） 空 穴：少数载流子（简称少子）
2.1 半导体二极管
2.1.1 半导体基本知识
2. N型和P型半导体
(2)P型半导体
在硅晶体中掺入三价元素硼,硼原子与 相邻硅原子组成共价键时由于缺少一个 价电子而产生一个空位，这个空位很容 易被邻近共价键中的价电子填补。
外加电场与内电场方向相同，内电场增强，多子扩散 难以进行，少子在电场作用下形成反向电流 IR，因为 是少子漂移运动产生的， IR很小，这时称PN结处于 “截止”状态。
2.1 半导体二极管
2.1.1 半导体基本知识 4. PN结的单向导电性 ③ PN结伏安特性 a. 外加正向电压较小时，外电场不足以克服内电场 对多子扩散的阻力，PN结仍处于截止状态 b. 正向电压大于“导通电压UON”后，i 随着 u 增大迅 速上升。
2.1 半导体二极管
2.1.1 半导体基本知识 1.半导体的载流子──电子和空穴 结论： 本征半导体中有两种载流子
①带负电荷的自由电子 ②带正电荷的空穴
热激发产生的自由电子和空穴是成对出现的， 电子和空穴又可能重新结合而成对消失，称为 “复合”。
2.1 半导体二极管
2.1.1 半导体基本知识
2. N型和P型半导体
2.1 半导体二极管
2.1.1 半导体基本知识 3. PN结的形成 ① 多子扩散运动形成空间电荷区
由于浓度差，电子和空穴扩散的结果，在交界面处出现 由数量相等的正负离子组成的空间电荷区（PN结）， 并产生由N区指向P区的内电场EIN。 ② 内电场EIN阻止多子扩散，促使少子漂移。 ③扩散与漂移达到动态平衡形成一定宽度的PN结。
2.2 半导体三极管
NPN型和PNP型三极管的结构示意图及电路符号
2.2 半导体三极管
NPN型和PNP型三极管的结构示意图及电路符号
C 集电极
C
C 集电极
N
B
P
B
集电结
P
EB 基极
集电结
N
发射结
C
发射结
N
P
B
E 发射极
2.1 半导体二极管
2.1.1 半导体基本知识 4. PN结的单向导电性 ①外加正向电压（正向偏置）
外加电场与内电场方向相反，内电场削弱，扩散运动 大大超过漂移运动，N区电子不断扩散到P区，P区空 穴不断扩散到N区，形成较大的正向电流，这时称PN 结处于“导通”状态。
2.1 半导体二极管
2.1.1 半导体基本知识 4. PN结的单向导电性 ②外加反向电压（反向偏置）
2.1 半导体二极管
2.1.1 半导体基本知识 1.半导体子和空穴
半导体：导电性能介于导体和绝缘 体之间的物质，如硅(Si),锗(Ge)。
硅和锗的原子结构简化模型
硅和锗都是四价元素,原子的最外 层轨道上有四个价电子。
2.1 半导体二极管
2.1.1 半导体基本知识 1.半导体的载流子──电子和空穴 本征半导体（纯净的半导体晶体） 热激发产生自由电子和空穴
IN4007
2.1.2 二极管符号及主要参数 二极管主要参数：
1.最大正向电流 IF 2.反向击穿电压U（BR）
IN4148
A阳极
K阴极
2.1 半导体二极管
2.1.3 二极管应用举例
二极管的伏安特性是一个非线性的曲线，在电路计 算中，导通时管压降近似估算为： UD≈0.7V（硅） UD≈0.3V（锗） p42 或视为一个理想开关，即导通时视为“短路”，截 止时视为“开路”。 p44
第二章半导体基本器件
第二章半导体基本器件
2.1 半导体二极管 PN结的单向导电原理，二极管的伏安特性
2.2 半导体三极管 ⑴三极管输出特性中的截止区、放大区和饱和 区等概念。 ⑵三极管共发射极电流放大系数的概念 ⑶三极管开关电路工作状态的分析方法
2.3 MOS场效应管
⑴ MOS场效应管的分类及符号 ⑵ 增强型NMOS管的特性曲线
室温下，由于热运动少数价电子挣脱 共价键的束缚成为自由电子，同时在 共价键中留下一个空位这个空位称为 “空穴”。失去价电子的原子成为正 离子，就好象空穴带正电荷一样。
2.1 半导体二极管
2.1.1 半导体基本知识 1.半导体的载流子──电子和空穴 空穴运动（与自由电子运动不同）
有了空穴，邻近共价键中的价电子 很容易过来填补这个空穴，这样空 穴便转移到邻近共价键中。新的空 穴又会被邻近的价电子填补。带负 电荷的价电子依次填补空穴的运动， 从效果上看，相当于带正电荷的空 穴作相反方向的运动。
硼原子得到一个电子成为负离子（在晶 体中不能移动），失去价电子的共价键 中出现一个空穴，每个硼原子都产生一 个空穴，空穴数目大大增加，远远超过 自由电子数。这种半导体主要依靠空穴 导电，称为空穴型或P型半导体。
2.1 半导体二极管
2.1.1 半导体基本知识 2. N型和P型半导体 (2)P型半导体的特点 空 穴：多数载流子（简称多子） 自由电子：少数载流子（简称少子）