半导体器件基本结构

课题4.1 半导体器件基本结构

4.2晶体二极管

教学目标【知识目标】掌握PN结单向导体的原理

【能力目标】1.懂得什么是半导体

2.理解PN结的单向导电性

3.掌握半导体的分类

4.懂得半导体的主要参数【德育目标】培养学生的抽象理解能力

教

学重点半导体的主要参数

教

学

难

点

PN结单向导体的原理

教

学时间2课时（第11周）

教

具

准

备

半导体、电阻、电流表

教学组织与实施

教师活动学生活动

【新课导入】

提问1：

【新课讲授】

1.导体绝缘体和半导体

各种物体对电流的通过有着不同的阻碍能力，这种不同的物体允许电流通过的能力叫做物体的导电性能。

通常把电阻系数小的（电阻系数的范围约在0.01~1欧毫米/米）、导电性能好的物体叫做导体。例如：银、铜、铝是良导体。

含有杂质的水、人体、潮湿的树木、钢筋混凝土电杆、墙壁、大地等，也是导体，但不是良导体。

电阻系数很大的（电阻系数的范围约为10~10欧姆·毫米/米）、导电性能很差的物体叫做绝缘体。例如：陶瓷、云母、玻璃、橡胶、塑料、电木、纸、棉纱、树脂等物体，以及干燥的木材等都是绝缘体（也叫电介质）。

举例说明哪些是导体哪些是绝缘体哪些是半导体

导电性能介于导体和绝缘体之间的物体叫做半导体。例如：硅、锗、硒、氧化铜等都是半导体。半导体在电子技术领域应用越来越广泛。

2.PN结

PN结（PN junction）。采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结。PN结具有单向导电性。

P型半导体（P指positive，带正电的）：由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的三价元素组成，会在半导体内部形成带正电的空穴；

N型半导体（N指negative，带负电的）：由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的五价元素组成，会在半导体内部形成带负电的自由电子。

3.PN结的单向导电性

PN结具有单向导电性，若外加电压使电流从P区流到N区，PN 结呈低阻性，所以电流大；反之是高阻性，电流小。

如果外加电压使PN结P区的电位高于N区的电位称为加正向电压，简称正偏；

PN结P区的电位低于N区的电位称为加反向电压，简称反偏。

(1) PN结加正向电压时的导电情况

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。

(2)PN结加反向电压时的导电情况

外加的反向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN结内电场方向相同，加强了内电场。内电场对多子扩散运动的阻碍增强，扩散电流大大减小。此时PN结区的少子在内电场作用下形成的漂移电流大于扩散电流，可忽略扩散电流，PN结呈现高阻性。

分清楚P型半导体和N型半导体

4.晶体二极管的结构和分类

它是一种具有1个零件号接合的2个端子的器件，具有按照外加电压的方向，使电流流动或不流动的性质。

晶体二极管按基片材料分可锗二极管和硅二极管。前者允许工作温度低，一般做成小中功率二极管。后者允许工作温度高，可做成中大功率二极管。

按结构可分为点接触和面接触两类。点接触二极管由于PN结接触面积小，不能通过很大的正向电流和承受很高的反向工作电压，但工作频率高，常用来作为检波器件。而面接触二极管的PN 结面积大，能允许通过较大的电流，可用作整流器件。

按用途可分为检波二极管、整流二极管和稳压二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管和开关二极管。

5.晶体二极管的主要参数

（1）额定正向工作电流

指二极管长期连续工作时所允许通过的最大正向电流值。因为电流通过二极管时会导致管芯发热，温度上升，当温度超过容许限度时（硅管为140t左右，锗管为90℃左右），就会使管芯过热而损坏。所以，二极管在使用中不能超过二极管额定正向工作电流值。

（2）最高反向工作电压

加在二极管两端的反向电压高到一定值时，会将二极管击穿，失去单向导电能力。为了保证使用安全，规定了最高反向工作电压值（简称耐压）。

明白二极管分类的依据和二极管的种类

理解二极管的主要参数

【课堂小结】

今天我们学习了半导体器件的基本结构和晶体二极管。

电阻系数小的叫做导体，电阻系数大的叫做绝缘体，介于导

体和绝缘体之间的叫做半导体。半导体分为P型半导体和N型半导

体。半导体具有单向导电性。另外我们学习的晶体二极管的分类，

按结构可分为点接触和面接触两类，按基片材料分可锗二极管和

硅二极管，按用途可分为检波二极管、整流二极管和稳压二极管、

发光二极管、光电二极管、变容二极管和开关二极管。晶体二极

管的主要参数有额定正向工作电流和最高反向工作电压。

【布置作业】课后习题100页第一题

板书设计教学随笔

1.导体绝缘体和半导体

电阻系数小的叫做导体，电阻系数大的叫做绝缘体，介于导体和

绝缘体之间的叫做半导体。

2.PN结

PN结（PN junction）。采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，

将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）

基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结。PN结具有单

向导电性。

3.PN结的单向导电性

PN结具有单向导电性，若外加电压使电流从P区流到N区，PN结呈

低阻性，所以电流大；反之是高阻性，电流小。

4.晶体二极管的结构和分类

按结构可分为点接触和面接触两类，按基片材料分可锗二极管和

硅二极管，按用途可分为检波二极管、整流二极管和稳压二极管、

发光二极管、光电二极管、变容二极管和开关二极管

5.晶体二极管的主要参数

晶体二极管的主要参数有额定正向工作电流和最高反向工作电

压。