半导体与PN结教案

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电工学教案(下)

电工学教案授课教师：第15章半导体二极管和三极管一、基本要求1. 了解半导体的导电特性，理解PN结的单向导电性；2. 了解二极管、稳压管的基本构造、工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；3. 了解双极型晶体管的基本构造、工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；4. 了解MOS场效晶体管的基本构造、工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义。

二、重点：1. PN结的单向导电性；2.二极管、稳压管的特性曲线及主要参数；3.双极型晶体管的特性曲线及三个工作区（放大、截止、饱和）的特点及主要参数；4. MOS场效晶体管的特性曲线及主要参数。

三、难点：1.载流子运动规律与外部特性曲线的关系。

15．1 半导体的导电特性物体根据导电性能的差别可分为导体、绝缘体、半导体。

半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间。

半导体中的载流子包括电子载流子和空穴载流子。

一、半导体的特性1．温敏性 2．光敏性 3．掺杂性二、半导体共价键结构1．价电子原子的最外层电子叫价电子。

物资的半导体性能与价电子有关。

价电子数目越接近于8个，物资的化学结构越稳定。

金属的价电子一般少于4个，单质绝缘体一般多于4个。

半导体的价电子数为4个(硅锗)。

2．共价键相邻的原子被共有的价电子联系在一起，原子的这种组合叫共价键。

15.1.1 本征半导体1、本征半导体：纯净的不含任何杂质的半导体。

常温下，本征半导体的载流子很少，导电能力很弱，随着温度升高，导电能力上升。

2、热激发：半导体受热而产生载流子的过程。

3、空穴：热激发使某些共价键，由于电子挣脱出去而留下的一个空位。

空穴带一个正电荷。

4、复合：空位子被自由电子填补掉。

5、漂移：在电子场作用下，自由电子和空穴作定向运动，称漂移。

6、本征半导体的导电性：ａ.有两种不同的载流子，自由电子，空穴。

ｂ.室温下电子，空穴对有限，导电力差。

ｃ.在电场作用下，载流子产生电流，电流为电子电流与空穴电流之和。

15.1.2 N型半导体和P型半导体为了提高半导体的导电能力,可在本征半导体中掺入微量杂质元素,掺杂后半导体称为杂质半导体。

使用半导体器件进行 pn 结特性实验的教程

使用半导体器件进行 pn 结特性实验的教程半导体器件是现代电子技术中不可或缺的组成部分，而了解和掌握半导体器件的特性对于电子工程师和科学研究人员来说至关重要。

本文将为您提供一份使用半导体器件进行 pn 结特性实验的详细教程，帮助您深入了解 pn 结的性质和工作原理。

一、实验所需材料和设备在进行 pn 结特性实验之前，我们需要准备以下材料和设备：1. 半导体二极管：用于构建 pn 结的主要器件，可以通过购买或者向实验室借用获得。

2. 直流稳压电源：用于为实验提供稳定的电压，并可调节电压大小。

3. 万用表：用于测量 pn 结的电流、电压和其他相关参数。

4. 连线材料：如导线和插头，用于连接各个器件。

5. 实验台和支架：用于搭建实验电路和固定器件。

6. 安全眼镜、手套和防护服：用于保护实验人员安全。

二、实验步骤以下是使用半导体器件进行 pn 结特性实验的详细步骤：1. 确保实验室环境安全，并带好安全装备。

2. 将实验台和支架摆放整齐，并连接好直流稳压电源和万用表。

3. 选择一只半导体二极管作为实验器件，并将它放置在支架上。

4. 首先，将电源的负极连接到二极管的阴极，正极连接到二极管的阳极。

注意极性的正确连接，以免损坏二极管。

5. 打开电源，调节电压到适当的范围（如1V），并使用万用表测量二极管上的电流和电压。

记录测量结果。

6. 逐渐调节电压，每次增加一定的值（如0.1V），并记录相应的电流和电压数值。

7. 在整个电压范围内重复步骤6，直到达到电源的最大电压或者观察到二极管的击穿现象。

8. 分析实验数据，绘制 pn 结的特性曲线，包括电压-电流特性曲线和电压-电阻特性曲线。

9. 根据特性曲线的形状和实验数据，分析pn 结的工作状态和特性，如正向偏置、反向偏置、截止区和导通区等。

10. 完成实验后，关闭电源，断开连接，并将实验台恢复整洁。

三、实验注意事项在进行 pn 结特性实验时，务必注意以下事项：1. 仔细阅读并遵守实验室的安全操作规程，确保实验过程中的人身安全和设备安全。

半导体基础知识教案

半导体基础知识教案教案：半导体基础知识一、教学目标1.了解半导体的基本概念和特性。

2.认识半导体器件的分类和特点。

3.理解PN结的形成原理。

4.掌握半导体材料的基本性质和载流子的性质。

5.能够解释N型和P型半导体的形成过程及其特点。

二、教学重点1.半导体的基本概念和特性。

2.PN结的形成原理和性质。

三、教学难点1.半导体材料的基本性质和载流子的性质。

2.N型和P型半导体的形成过程及其特点。

四、教学过程1.导入（10分钟）通过展示一些常见的电子器件，引导学生思考半导体在电子器件中的作用，并提出相关问题。

2.讲解半导体的基本概念和特性（30分钟）（1）什么是半导体？（2）半导体的特性：导电性介于导体和绝缘体之间，自由载流子密度较低，导电性可通过控制去控制。

（3）半导体的晶体结构：满足共价键结构，可分为三维晶体和二维薄膜。

3.讲解PN结的形成原理和性质（40分钟）（1）PN结的形成原理：在P型和N型半导体相接触时，P型区域的空穴会向N型区域扩散，而N型区域的电子会向P型区域扩散，从而形成PN结。

（2）PN结的特性：具有整流作用，在正向偏置时导通，在反向偏置时截止。

4.讲解半导体材料的基本性质和载流子的性质（40分钟）（1）半导体材料的基本性质：硅和锗是常见的半导体材料，它们的常见性质包括禁带宽度和载流子浓度等。

（2）载流子的性质：包括载流子类型、载流子浓度和载流子迁移率等。

5.解释N型和P型半导体的形成过程及其特点（40分钟）（1）N型半导体的形成：掺杂少量的五价元素，如砷、锑等，形成多余电子，增加了电子浓度，形成N型半导体。

（2）N型半导体的特点：导电性主要由电子提供，因此电子迁移到P 型区域发挥导电作用。

（3）P型半导体的形成：掺杂少量的三价元素，如硼、铝等，形成多余空穴，增加了空穴浓度，形成P型半导体。

（4）P型半导体的特点：导电性主要由空穴提供，空穴迁移到N型区域发挥导电作用。

6.总结与讨论（20分钟）总结半导体的基本概念、特性以及PN结的形成原理和性质。

教科版选修3《半导体》说课稿

教科版选修3《半导体》说课稿一、教材背景介绍教科版选修3《半导体》是高中物理教材中的一部分，作为选修课程，主要讲解半导体的基本原理和应用。

本说课稿旨在通过介绍教材内容和教学目标，为教师提供一个有效的教学指南，帮助学生深入理解半导体的概念和特性。

二、教学目标本节课的教学目标如下： - 理解半导体的基本概念和性质；- 掌握PN结的原理及其应用； - 了解半导体器件的分类和特性； - 能够识别和解决与半导体相关的实际问题。

三、教学重点和难点本节课的教学重点和难点如下： - 学生理解半导体的禁带宽度和掺杂原理； - 学生掌握PN结的形成原理及其特性； - 学生了解并能够应用半导体器件的特性。

四、教学过程本节课的教学过程按照以下步骤进行：1. 导入（约5分钟）•引导学生回顾物质的导电性质，并与金属和非金属的导电性进行对比。

•通过引入新概念“半导体”，激发学生的兴趣和好奇心。

2. 概念讲解（约10分钟）•介绍什么是半导体，以及半导体的特性。

•解释禁带宽度的概念，以及掺杂对半导体导电性的影响。

3. PN结的形成（约15分钟）•介绍PN结的构成和形成原理，以及PN结的特性。

•借助示意图和实物演示，让学生理解PN结的原理。

4. PN结的应用（约15分钟）•介绍PN结在二极管中的应用，包括整流、稳压等功能。

•分析PN结在太阳能电池中的应用原理。

5. 半导体器件的分类和特性（约15分钟）•介绍常见的半导体器件，如二极管、三极管等。

•讲解不同器件的工作原理和特性，并通过实例进行说明。

6. 实例分析与解决问题（约20分钟）•提供一些实际问题，要求学生运用所学知识分析并解决。

•引导学生思考半导体在电子产品中的应用，并思考如何改进现有产品。

7. 讲解归纳总结（约10分钟）•对本节课所学内容进行归纳总结，强调重要知识点和思考题。

•引导学生形成对半导体理论的全面认识，并激发学生进一步探索的兴趣。

五、教学资源本节课所需的教学资源包括： - 教科版选修3《半导体》的教材； - 示意图和实物演示的PPT； - 与半导体相关的实际问题。

半导体物理与器件教案

半导体物理与器件教案一、课程简介本课程旨在介绍半导体物理与器件的基本概念、理论与应用。

通过学习本课程，学生将了解半导体物理的基本原理，掌握常见的半导体器件的工作原理和特性，为深入研究和应用领域奠定基础。

二、教学目标1.掌握半导体物理的基本概念与原理；2.了解常见的半导体器件的结构、工作原理和特性；3.熟悉半导体器件的制备工艺和性能测试方法；4.能够分析和解决半导体器件相关问题；5.培养学生的动手实践能力和团队合作意识。

三、教学内容1. 半导体物理基础•半导体的基本概念与性质；•半导体材料的禁带宽度与导电性；•共价键与导电机理。

2. PN结与二极管•PN结的形成与特性；•二极管的工作原理；•二极管的电流-电压特性。

3. 势垒与电容•势垒高度与势垒宽度的关系；•势垒电容与反向偏置；•PN结的充放电过程。

4. 功率器件•理想二极管的特性与应用；•肖特基二极管的特性与应用；•功率二极管的特性与应用。

5. 晶体管•双极型晶体管的工作原理与特性；•型号代号与参数标识；•三极型晶体管的工作与特性。

6. 场效应晶体管•MOS结构与工作原理；•MOSFET的特性与应用；•IGBT的特性与应用。

7. 光电器件•光电二极管的工作原理与特性；•光敏电阻的工作原理与特性；•光电导的工作原理与特性。

四、教学方法1.理论讲解：通过教师授课的形式讲解半导体物理与器件的基本概念与原理；2.实验实践：设计实验让学生操作和观察实际的半导体器件，巩固理论知识；3.讨论与交流：鼓励学生积极参与讨论，提问与回答问题，促进彼此交流与学习；4.团队合作：通过小组讨论、任务分工等方式培养学生的团队合作意识和解决问题的能力；5.多媒体辅助：运用多媒体展示课件、实验视频等辅助材料，提升教学效果。

五、教学评价1.平时成绩：包括作业完成情况、实验报告、参与度等；2.期中考试：测试学生掌握的基础知识和理解能力；3.期末考试：测试学生对全课程内容的整体掌握和应用能力；4.课堂表现：学生的发言和表达能力、提问质量等；六、参考教材1.高等学校电子类教材编写组. 半导体物理与器件[M].高等教育出版社, 2008.2.张勃. 半导体物理学[M]. 科学出版社, 2012.3.曹健. 半导体物理导论[M]. 电子工业出版社, 2015.七、教学时长•总学时：36学时•理论学时：24学时•实验学时：12学时以上就是《半导体物理与器件》教案的大致内容，希望能够帮助您进行教学设计和准备教学材料。

半导体器件教案

第1 章半导体二极管及其应用本章规定：1、理解本证半导体、P 型和N 型半导体的特性及PN 结的形成过程。

2、熟悉二极管的伏安特性及其分类。

3、掌握直流稳压电源的构成及各部分电路的作用。

本章重点：1、PN 结的单向导电性。

2、二极管的伏安特性及应用。

本章难点：PN 结的形成。

教学时数：8 学时教学办法：自学+多媒体教学1.1半导体的特性及其类型一、半导体的独特特性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，金属普通都是导体。

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：导电特性处在导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和某些硫化物、氧化物等。

2、半导体的导电特性：（1）热敏性：当环境温度升高时，导电能力明显增强。

(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。

（2）光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化。

(可做成多个光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管教学办法阐明通过生产生活中的电子产品引入课题。

等)。

（3）掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显变化。

(可做成多个不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。

3、本征半导体的晶体构造（1）本征半导体 --- 完全纯净的、不含其它杂质且含有晶体构造的半导体称为本征半导体。

（2）、本征半导体中的两种载流子----自由电子和空穴使本征半导体含有导电能力，但很微弱。

注意：温度愈高，载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好因。

此，温度对半导体器件性能影响很大。

二、杂质半导体注意阐明：本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差。

1、N 型半导体----掺入五价元素如磷、锑、砷等。

自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。

2、P 型半导体掺入三价元素如硼、镓、铟等。

空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。

注意：1.掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决定少数载流子的浓度。

2.杂质半导体载流子的数目要远远高于本征半导体，因而其导电能力大大改善。

初三物理教案：半导体介绍与特性

初三物理教案：半导体介绍与特性半导体介绍与特性一、引言半导体是一种介于导体和绝缘体之间的材料，具有很多重要的物理特性和应用。

半导体的发展和应用，是现代电子技术发展的关键之一。

本课将对半导体的概念、特性以及应用做一个综合的介绍。

二、半导体的概念和分类1、半导体的概念半导体是指在室温下，电子和空穴的浓度介于导体和绝缘体之间的晶体物质。

它的导电性介于导体和绝缘体之间，具有将电流限制在一个方向上的特性。

2、半导体的分类半导体可以分为单晶半导体和多晶半导体两类。

单晶半导体是指由一个晶体生长而成的半导体，结晶度很高，电子和空穴的浓度均匀，可以用来制作高集成度的芯片。

多晶半导体是指由多个单晶在不同方向上生长交错而成的半导体，结晶度不如单晶半导体，但成本更低，用途更广泛。

三、半导体的特性1、n型半导体和p型半导体半导体主要分为n型半导体和p型半导体，它们的性质和特点有所不同。

n型半导体是指掺入了杂质原子，使得半导体中出现了过量的自由电子。

自由电子的浓度远大于空穴的浓度，半导体在外电场的作用下会被电子流穿过，成为一个类似于导体的电路。

n型半导体的电子迁移率比较高，可用于高速电子器件的制造。

p型半导体是指掺入了杂质原子，使得半导体中的空穴浓度过量。

空穴的浓度远大于电子的浓度，半导体在外电场的作用下会被空穴流穿过，成为一个类似于导体的电路。

p型半导体比n型半导体更易于控制电输运，可用于制作压控振荡器和其他高频电路。

2、PN结和浅层禁带当n型半导体和p型半导体相遇时，会形成PN结，成为一个具有电学特性的器件，并产生一些特殊的物理效应。

PN结中的电子和空穴会发生复合，形成能谷和散射中心。

散射中心会发生电子和空穴的碰撞，可以促进热离子化，使导电性增强。

浅层禁带是指在半导体的导带和价带中有浅层的禁带存在。

这些禁带，如氧化物和氮化物，不仅影响晶格的引力，还可以调整半导体的导电性质。

浅层禁带的存在，可以为半导体材料提供具有独特物理特性的品质，如高的长寿命和更快的物理响应速度等。

互动教学,PN结基础教案

互动教学，PN结基础教案
互动教学一直以来被认为是一种高效、有趣的教学方式。

其核心是让学生主动参与，由学生自主和教师互动完成学习目标。

而对于PN 结基础教学，我们也能采用这样的教学方式，让学习更具体验感和实用性。

PN结是半导体器件中应用最广泛的器件之一，对于大多数人来说，它仍然是一个相对陌生的概念。

我们需要通过互动教学的方式来让学生主动参与PN结的学习过程，提高学习效率和兴趣。

我们可以先进行一些基础概念的介绍，比如什么是PN结，它的结构和特征是什么。

通过介绍，学生可以初步了解PN结，为后续的学习打下基础。

接着，我们可以进行一些互动的小活动，比如通过分组进行讨论，让学生运用所学知识，尝试解决真实的问题。

比如，我们可以给学生分组，让他们思考一个电路问题，设计一个符合需求的电路，并使用PN结进行电路实现，以此让学生亲自动手实践，理解PN结的应用。

在教学环节中，我们也可以将互动元素引入到教案中，让学生更加愉快和投入。

比如使用幻灯片、游戏等方式加入学习，让学生可以在不知不觉中掌握知识点。

我们还需要对学生进行总结和反思。

通过让学生总结所得到的知识点，强化学习效果，同时营造出一种积极向上的学习氛围。

总而言之，互动教学对于PN结基础教学有着重要的意义，不仅让学生参与到学习中来，提高学习效率和兴趣，也为学生提供了更多的实践机会。

我们相信，在这样的互动教学模式下，能够更加全面地让学生了解PN结，掌握PN结的应用，并在未来的学习和工作中充分发挥其作用。

半导体与PN结高中一年级物理科目教案

半导体与PN结高中一年级物理科目教案一、教学目标1.了解半导体的基本概念，并理解其在电子器件中的重要性；2.掌握PN结的特性和应用；3.能够通过实例理解半导体和PN结在实际应用中的作用。

二、教学内容1.半导体的基本概念A.半导体的定义和分类B.半导体材料的特性2.PN结的特性和应用A.PN结的构成和形成B.PN结的电流特性C.PN结的应用实例三、教学过程一、半导体的基本概念A.半导体的定义和分类半导体是介于导体和绝缘体之间的材料。

根据能带结构，半导体可分为本征半导体和掺杂半导体。

B.半导体材料的特性1.能带结构：带隙大小决定了半导体的导电性质。

2.载流子：自由电子和空穴是半导体中的主要载流子。

3.掺杂：通过掺杂可以改变半导体的导电性质。

二、PN结的特性和应用A.PN结的构成和形成PN结由n型半导体和p型半导体的结合而成。

n型半导体中导电主要靠自由电子，p型半导体中导电主要靠空穴。

B.PN结的电流特性1.正向偏置：当PN结正向偏置时，电子从n区域进入p区域，空穴从p区域进入n区域，形成电流。

2.反向偏置：当PN结反向偏置时，由于扩散效应，形成反向漏电流。

C.PN结的应用实例1.二极管：利用PN结的单向导电性质，实现电流的整流。

2.太阳能电池：光照射到PN结上产生光生载流子，形成电流。

3.LED：利用PN结的正向偏置，通过复合效应产生辐射，发光。

三、实例分析举例说明PN结在实际应用中的作用。

例1：二极管在电子电路中的应用二极管作为一种基本电子元器件，广泛应用于电源、信号检测和整流等电路中。

以整流为例，当交流电信号经过二极管时，由于二极管的单向导电性，只有正半个周期的信号能够通过，实现了交流电向直流电的转换。

例2：太阳能电池的工作原理太阳能电池利用PN结的光生载流子效应，将光能转化为电能。

当太阳光射到太阳能电池上时，光子被吸收，产生电子-空穴对。

由于PN结的内建电场，形成电流。

例3：LED的发光原理LED（Light Emitting Diode）利用PN结的正向偏置和复合效应实现发光。

(完整word版)半导体器件基础教案

第一章半导体器件基础【学习目标】1.了解PN结的单向导电性。

2.熟悉二极管的伏安特性3.了解开关二极管、整流二极管、稳压二极管的基本用途。

4.掌握三极管输出特性曲线中的截止区、放大区和饱和区等概念.5.熟悉三极管共发射极电流放大系数β的含义。

6.熟悉对三极管开关电路工作状态的分析方法.7.熟悉三极管的主要参数。

8.熟悉MOS场效应管的分类及符号.9.熟悉增强型NMOS管的特性曲线.10.了解MOS场效应管的主要参数。

【内容提要】本章介绍三种常用的半导体器件,即半导体二极管、三极管及MOS场效应管。

重点介绍这些器件的外部特性曲线、主要参数及电路实例。

一、教学内容(一）半导体二极管1．PN 结的伏安特性PN 结的伏安特性描述了PN 结两端电压u 和流过PN 结电流i 之间的关系。

图是PN 结的伏—安特性曲线。

可以看出：（1）当外加正向电压较小(u I <U ON )时，外电场不足以克服PN 结内电场对多子扩散所造成的阻力，电流i 几乎为0，PN 结处于截止状态；（2）当外加正向电压u I 大于U ON 时,正向电流i 随u 的增加按指数规律上升且i 曲线很陡。

（3）当外加反向电压(u<0）时，反向电流很小, 几乎为0，用I R 表示；（4）当u £ U （BR ）时，二极管发生电击穿,｜u| 稍有增加,|i ｜急剧增大, u » U BR 。

把PN 结外加正向电压导通、外加反向电压截止的性能称作单向导电特性。

U ON 称作导通电压，也叫开启电压, U （BR) 称作反向击穿电压，I R 称作反向电流。

2．半导体二极管应用举例半导体二极管是将PN 结用外壳封装、加上电极引线构成。

可以用作限幅电路、开关电路等。

（1）用作限幅电路图2.2(a)是二极管电路。

假设输入电压u I 是一周期性矩形脉冲,输入高电平U IH =+5V 、低电平U IL =-5V ，见图(b ）。

电工电子技术教案-PN结及其单向导电性

半导体的导电特点：
半导体材料：
物质分为导体、半导体、绝缘体。

半导体是4价元素
半导体材料的特点：
半导体的导电能力受光和热影响。

T↑导电能力↑
光照↑导电能力↑
纯净的半导体掺入杂质导电性会大大增强。

纯净的、具有晶体结构的半导体称为本征半导体。

杂质半导体：
N型半导体：掺5价元素，如磷，自由电子数多于空穴数，自由电子数是多子。

P型半导体：掺3价元素，如硼，空穴数多于自由电子数，空穴是多子。

扩散运动与漂移运动：载流子由于浓度差异而形成运动叫扩散运动。

在电场作用下，载流子的定向运动叫漂移运动。

PN结的形成：
PN结的单向导电性：
四、习题练习
五、总结答疑
课后（拓展）：包括作业
布置等
教学反思。

(完整版)半导体二极管电子教案

第一章半导体二极管内容简介本章首先介绍半导体的导电性能和特点，进而从原子结构给与解释。

先讨论PN结的形成和PN结的特性，然后介绍半导体二极管特性曲线和主要参数。

分析这些管子组成的几种简单的应用电路，最后列出常用二极管参数及技能训练项目。

知识教学目标1.了解半导体基础知识，掌握PN结的单向导电特性；2.熟悉二极管的基本结构、伏安特性和主要参数；3.掌握二极管电路的分析方法；4.了解特殊二极管及其应用。

技能教学目标能够识别和检测二极管，会测定二极管简单应用电路参数。

本章重点1.要求掌握器件外特性，以便能正确使用和合理选择这些器件。

如：半导体二极管：伏安特性，主要参数，单向导电性。

2.二极管电路的分析与应用。

本章难点1.半导体二极管的伏安特性，主要参数，单向导电性。

2.二极管电路分析方法。

课时4课时题目：半导体、PN结教学目标：了解本征半导体，杂质半导体的区别，从而得出半导体特性。

记住半导体PN结的特性。

教学重点：1、半导体特性；2、半导体PN结的特性；教学难点：1、半导体单向导电性。

2、半导体PN结分别加正反向电压导通与截止的特性。

教学方法：讲授教具：色粉笔新课导入：电子技术基础是我们这学期新开的一门专业课，它包含各个基本小型电路的介绍及使用分析，这次课我们来学习一种材质：半导体。

为以后的电路分析打下基础。

新授：从导电性能上看，通常可将物质为三大类：导体：电阻率，缘体：电阻率，半导体：电阻率ρ介于前两者之间。

目前制造半导体器件材料用得最多的有：单一元素的半导体——硅(Si)和锗(Ge);化合物半导体——砷化镓(GaAs)。

图1.1.1 半导体示例1.1.1 本征半导体了解：纯净的半导体称为本征半导体。

用于制造半导体器件的纯硅和锗都是四价元素，其最外层原子轨道上有四个电子（称为价电子）。

在单晶结构中，由于原子排列的有序性，价电子为相邻的原子所共有，形成图1.1.2所示的共价健结构，图中+4代表四价元素原子核和内层电子所具有的净电荷。

《半导体器件》教案

《半导体器件》教案半导体器件教案
一、教学目标
1. 了解半导体器件的基本概念和分类。

2. 掌握半导体器件的工作原理和特性。

3. 研究半导体器件的制作工艺和测试方法。

二、教学内容
第一节半导体器件简介
1. 半导体器件的定义和作用。

2. 半导体材料的特性和分类。

第二节常见的半导体器件
1. 硅二极管和整流器件。

2. 双极型和场效应晶体管。

3. 二极管、晶体管和集成电路的比较。

第三节半导体器件的工作原理和特性
1. PN 结的形成和特性。

2. 动态场效应晶体管的工作原理。

3. 半导体器件的电流-电压特性曲线。

第四节半导体器件的制作工艺
1. 硅材料的净化和晶体生长工艺。

2. 掺杂和扩散工艺。

3. 形成金属与半导体接触的工艺。

第五节半导体器件的测试方法
1. 器件的正向和反向特性测试。

2. 器件的参数测量方法。

3. 器件的可靠性测试方法。

三、教学方法
1. 理论授课配合案例分析，让学生理解半导体器件的基本概念和原理。

2. 实验操作，让学生亲自制作和测试半导体器件，加深对其制作工艺和测试方法的理解。

四、教学评估
1. 课堂练，检验学生对半导体器件概念和原理的掌握程度。

2. 实验报告，评估学生对半导体器件制作和测试方法的掌握程度。

五、参考书目
1. 《半导体物理与器件》- 张志强
2. 《半导体器件制作技术》- 邵和平
3. 《半导体物理与器件》- 刘凡。

模拟电子技术电子教案第一章半导体二极管及其电路分析教案

1.半导体二极管及其电路分析【重点】半导体特性、杂质半导体、PN结及其单向导电特性。

【难点】PN结形成及其单向导电特性。

1.1 半导体的基本知识1.1.1 半导体的基本知识（1）导电能力对温度的反应非常灵敏。

（2）导电能力受光照非常敏感。

（3）在纯净的半导体中掺入微量的杂质（指其他元素），它的导电能力会大大增强。

1.1.2 本征半导体纯净的半导体称为本征半导体，常用的本征半导体是硅和锗二晶体。

半导体有两种载流子，自由电子和空穴，如果从本征半导体引出两个电极并接上电源，此时带负电的自由电子指向电源正极作定向运动，形成电子电流，带正电的空穴将向电源负极作定向运动，形成空穴电流，而在外电路中的电流为电子电流和空穴电流之和。

1.1.3 杂质半导体1.N型半导体在硅晶体中掺入微量5价元素，如磷（或者砷、锑等），如图所示。

这种半导体导电主要靠电子，所以称为电子型半导体，简称N型半导本。

在N型半导体中，自由电子是多数载流子，而空穴2.P型半导体如果在硅晶体中，掺入少量的3价元素硼（铟、钾等），如图1-5所示。

这种半导体的导电主要靠空穴，因此称为空穴型半导体，有称P型半导体。

P型半导体的空穴是多数载流子，电子是少数载流子。

结论：N型半导体、P型半导体中的多子都是掺入杂质而造成的，尽管杂质含量很微，但它们对半导体的导电能力却有很大影响。

而它们的少数载流子是热运动产生的，尽管数量很少，但对温度非常敏感，对半导体的性能有很大影响。

1.1.4 PN结及其单向导电特性1.PN结的形成结论：在无外电场或其它因素激发时，PN结处于平衡状态，没有电流通过，空间电荷区是恒定的。

另外，在这个区域内，多子已扩散到对方并复合掉了，好像耗尽了一样，因此，空间电荷区又叫做耗尽层。

2.PN结单向导电性（1）正向特性当PN结外加正向电压（简称正偏），电源正极接P，负极接N，PN结处于导通状态，导电时电阻很小。

（2）反向特性当外加反向电压（简称反偏），电源正极接N，负极接P，PN结处于截止状态结论：PN结正偏时电路中有较大电流流过，呈现低电阻，PN结导通；PN结反偏时电路中电流很小，呈现高电阻，PN结截止，可见PN结具有单向导电性。

《半导体光电子学》PN结特性的研究实验

《半导体光电子学》PN结特性的研究实验一、实验目的及内容（10分）实验目的：1.学习与熟悉Sentaurous软件2.了解PN结的基本结构3.理解PN结IV特性实验内容：1.安装与学习Sentaurous软件2.基于Tcad软件建立PN结结构模型3.PN结IV特性的仿真曲线4.N区掺杂浓度与厚度对PN结特性的影响5.PN结IV特性曲线二、实验原理（20分）p-n结：把一块p型半导体和一块n型半导体结合在一起，在二者的交界面处就形成了所谓的p-n结。

突变结：在交界面处，杂质浓度由NA（p型）突变为ND（n型），具有这种杂质分布的p-n 结称为突变结。

缓变结：杂质浓度从p区到n区是逐渐变化的，通常称为缓变结。

p-n结的形成过程 :当本征半导体的两边分别掺杂不同类型的杂质时，由于浓度差的作用，n区的多数载流子电子和p区的多数载流子空穴分别向p区和n 区扩散。

这样在p区和n区的分界面附近，n区由于电子扩散到p区而留下不能移动的正离子，p区由于空穴扩散到n区而留下不能移动的负离子。

这些不能移动的正负离子在分界面附近形成一个电场E0，称为内置电场。

内置电场的方向是从n区指向p区，阻碍着电子和空穴的扩散，它使n区的少数载流子空穴和p区的少数载流子电子分别向p区和n区作漂移运动，三、实验过程及结果（60分）1、建立project及仿真过程参数设置：建立肖特基结模型：2、仿真条件及对应的仿真结果（1）五组不同N区掺杂浓度下PN结的特性曲线：较高的N区掺杂浓度可以降低开启电压、降低正向电阻、增加导通电流和饱和电流。

而较低的N区掺杂浓度则会有相反的效果。

（2）五组不同N区厚度下PN结的反向特性曲线：当N区厚度减小时，PN结的峰值反向电压会增加，反向电流会增加，反向电容会减小，反向击穿电压会减小。

（3）选取合适的N区掺杂浓度与厚度，给出PN结IV特性曲线pn结的正向导通伏安特性曲线与反向截止伏安特性曲线分别包含了各曲线类型的特点。