电子技术基础与技能第一章资料

二极管的电路符号：
P
N
1.2.2 二极管的结构与导电特性
在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半 导体，经过载流子的扩散和漂移，在它们的交界面处就形 成了PN结。
▼内建电场：由N区指向P区的电场E。阻止两区多子的扩散。 电场E产生的两区少子越结的漂移电流将部分抵消因浓度差 产生的使两区多子越结的扩散电流。
硅和锗的晶体结构：
硅和锗的共价键结构
+4表示 除去价电 子后的原
子
+4
+4
+4
+4
共价键共 用电子对
形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成 稳定结构。
+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。
半导体的导电原理
在绝对零度（T=0K）和没有外界激发时,价电子完 全被共价键束缚着，半导体中没有可以运动的带电粒子 （即载流子），它的导电能力为 0，相当于绝缘体。
无外接电压的PN结→开路PN结，平衡状态PN结 PN结外加电压时→外电路产生电流
1.正向偏置（简称正偏） PN结
PN结外加直流电压V：P区接高电位（正电位），N区接低电位（负 电位）→正偏→正向电流
PN结加正向电压的情形
外加的正向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN 结内电场方向相反，削弱了内电场。于是,内电场对多子扩 散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移 电流，可忽略漂移电流的影响，PN结呈现低阻性。
第一章
半导体器件的识别与检测
本章意义： 半导体器件是组成电子线路的基本元器件，是学习 电子线路知识的基础，是现代电子技术的重要组成 部分
本章内容
1.1 半导体的基本特性 1.2 二极管 1.3 特殊二极管 1.4 三极管
1.1 半导体的基本特性
教学目标：
1、从物质的导电能力来理解半导体的概念 2、了解半导体材料的主要特性 3、掌握N型、P型半导体的形成与特点
PN 结正向偏置
变薄
+ P
－+ －+ －+ －+
内电场被削弱，多子 的扩散加强能够形成 较大的扩散电流。
_ N
外电场
R
内电场
E
2.反向偏置（简称反偏）
PN结反偏：P区接低电位（负电位）， N区接高电位（正电位）。
＊ 硅PN结的Is 为pA级 ＊ 温度T增大→ Is
PN结加反向电压时的导电情况
N型半导体中，电子为多子，空穴为少子。 半导体工作机理：杂质导电特性。对半导体掺杂是提高 半导体导电能力的最有效的方法。
1.2 二极管
教学目标：
1、掌握二极管的导电特性
2、了解二极管的结构、伏安特性和主要参数 3、学会用万用表判别二极管的极性和质量优劣
1.2.1 二极管的封装和电气图形符号
封装：把硅片上的电路管脚用导线接引到外 部接头处，以便与其它器件连接
在一定的温度条件下， 由本征激发决定的少子浓 度是一定的，故少子形成 的漂移电流是恒定的，基 本上与所加反向电压的大 小无关，这个电流也称为 反向饱和电流。
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，同时共价键上 留下一个空位，称为空穴。
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。
空穴
+4
+4
+4
+4
自由电子 束缚电子
1.1.2 杂质半导体
杂质半导体：在硅、锗半导体中人为掺入微量某种元素形 成的半导体。分为空穴（P）型半导体和电子（N）型半导体。
作用：不改变二极管特性，使生产出的元件 有统一的规格，方便安装，同时也对 内部元件起保护作用
形式：有玻璃封装、金属封装和塑料封装。 外壳上一般印有标记区分正、负极。
在电子线路图中，用规定的电气图形 符号和文字符号来代表二极管，一端代表 正极，一端代表负极，通常用文字符号V表 示二极管。
半导体二极管的几种常见外形
扩散进一步进行，空间电荷区内的暴露离子数增多，电 场E增强，漂移电流增大，当扩散电流=漂移电流时，达到 平衡状态，形成PN结。无净电流流过PN结。
PN结处载流子的运动
漂移运动
P型半导体
N型半导体 内电场E
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－+++ + +++++ + +++++ + +++++
1.1.1 半导体的主要特性
自然界物质 分类
导体、半导体、绝缘体
半导体 特性
掺杂性、热敏性、光电性
补充：
物质按导电性能可分为导体、绝缘体和半导体。
物质的导电特性取决于原子结构。导体一般为低价元素, 如铜、铁、铝 等金属, 其最外层电子受原子核的束缚力很小, 因而极易挣脱原子核的束缚 成为自由电子。因此在外电场作用下, 这些电子产生定向运动(称为漂移运 动)形成电流, 呈现出较好的导电特性。高价元素(如惰性气体)和高分子物质 (如橡胶, 塑料)最外层电子受原子核的束缚力很强, 极不易摆脱原子核的束 缚成为自由电子, 所以其导电性极差, 可作为绝缘材料。而半导体材料一般 都是4价元素，最外层电子既不像导体那样极易摆脱原子核的束缚, 成为自 由电子, 也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧, 因此, 半导体的导电特性
1、P型半导体： 在纯净半导体Si和Ge中掺入微量Ⅲ族元素后形成的杂
质半导体称为P型半导体。所掺入Ⅲ族元素称为受主杂质， 简称受主（能接受自由电子）。下图所示（图2-2）
P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子。
2、N型半导体 在本征Si和Ge中掺入微量V族元
素后形成的杂质半导体称为N型半导 体。所掺入V族元素称为施主杂质， 简称施主（能供给自由电子）。
介于二者之间。
现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，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。
在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个 原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的 顶点，每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对 价电子。
扩散运动
PN结处载流子的运
动
漂移运动
P型半导体
N型半导体 内电场E
－－－－ － －
－－－－ － －
－－－－ － －
－－－－ － － 扩散的结果是使空间电荷 区逐渐加宽。
+ +++++
+ +++++ 内电场越强，就使漂移运
+ 动+ 越+强，+而漂+移使+空间电荷区 变薄。
+ +++++
扩散运动
导电特性