电工电子技术_常用半导体器件汇总
什么是半导体器件常见的半导体器件有哪些
什么是半导体器件常见的半导体器件有哪些半导体器件是指在半导体材料基础上制造的电子器件。
它具有介于导体与绝缘体之间的特性，既能够传导电流，又能够控制电流的大小和方向。
半导体器件广泛应用于电子、通信、计算机、光电等领域，是现代科技发展的基础之一。
半导体器件的种类繁多，涵盖了许多不同的功能和应用。
下面将介绍一些常见的半导体器件：1. 整流器件整流器件用于将交流电转换为直流电，常见的整流器件有二极管和整流桥。
二极管是最基础的半导体器件之一，通过正向电压使电流通路畅通，而反向电压则阻止电流流动。
整流桥由四个二极管组成，可以实现更高效的电流转换。
2. 放大器件放大器件可以将输入信号信号放大输出，常见的放大器件有晶体管和场效应晶体管（FET）。
晶体管通过控制输入电流，改变输出电流的放大倍数，广泛应用于各种放大和开关电路中。
FET则是利用场效应原理，通过控制栅极电压来调节输出电流。
3. 逻辑器件逻辑器件用于实现逻辑运算和数据处理，常见的逻辑器件有门电路、触发器和寄存器。
门电路包括与门、或门、非门等，用于实现与、或、非等逻辑运算。
触发器和寄存器则用于存储和传输数据，实现时序逻辑功能。
4. 可控器件可控器件可以通过控制信号来改变器件的电特性，常见的可控器件有可控硅（SCR）和可控开关。
可控硅是一种具有双向导电性的半导体器件，可以实现高压大电流的控制。
可控开关通过改变输入信号的状态，控制输出电路的导通和断开。
5. 光电器件光电器件将光信号转换为电信号，或将电信号转换为光信号。
常见的光电器件有光电二极管、光敏电阻和光电晶体管。
光电二极管具有较快的响应速度，可用于光电转换和光通信。
光敏电阻对光信号具有较大的灵敏度，常用于光控开关和光敏电路。
光电晶体管通过光控电流来控制电流的通断，常用于光电触发器和光电继电器。
除了以上提到的常见半导体器件，还有诸如二极管激光器、发光二极管（LED）、MOSFET、IGBT等。
这些器件在不同的应用领域发挥着重要的作用，推动着科技的不断进步和创新。
第一章常用半导体器件
2.空穴是一种载流子吗？空穴导电时电子运动吗？
3.什么是N型半导体？什么是P型半导体？ 当二种半导体制作在一起时会产生什么现象？
第
4.PN结上所加端电压及电流符合欧姆定律吗？它为什么
三
具有单向性？在PN结中另反向电压时真的没有电流吗？
版 童 诗 白
5.晶体管是通过什么方式来控制集电极电流的？场效 应管是通过什么方式来控制漏极电流的？为什么它 们都可以用于放大？
+4
+4
+4
3 价杂质原子称为
空穴
受主原子。
+4
+34
+4 受主
空穴浓度多于电子
原子
浓度，即 p >> n。空穴
为多数载流子，电子为
+4
+4
+4
少数载流子。
图 1.1.4 P 型半导体
说明：
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。
1.1 半导体的基础知识
1.1.1 本征半导体
纯净的具有晶体结构的半导体
一、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 一般都是导体。
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：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘 体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓 和一些硫化物、氧化物等。
图 1.1.7 PN 结加反相电压时截止
反向电流又称反向饱和电流。对温度十分敏感，
随着温度升高， IS 将急剧增大。
综上所述： 当 PN 结正向偏置时，回路中将产生一个较大的 正向电流， PN 结处于 导通状态； 当 PN 结反向偏置时，回路中反向电流非常小， 几乎等于零， PN 结处于截止状态。
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。
电工电子技术常用半导体器件
7.2 半导体二极管
14
7.2.1 半导体二极管的结构
半导体二极管实际上是由一个PN结加上电极引线与外壳制成的，在PN结的P 区和N区分别用引线引出，P区的引线称为阳极（或正极），N区的引线称为阴极 （或负极），将PN结用外壳封装起来，便构成了晶体二极管，其结构和图形符号 如图7.7所示。二极管文字符号用字母VD表示，图形符号中箭头所指的方向是正 向导通的方向。
7.2 半导体二极管
22
图7.10 稳压二极管符号和伏安特性曲线
7.2 半导体二极管
23
（2）稳压二极管的主要参数 1）稳压电压UZ。UZ是稳压二极管反向击穿后的稳定工作电压值，如稳 压二极管2CW1的稳定电压是7～8.5V。由于制造工艺不易控制，同一型号的 稳压二极管，稳定电压值也会有一定范围的差异。但对每一只管子来说， 对应于一定的工作电流却有一个确定的稳定电压值。 2）稳定电流IZ。IZ是工作电压等于稳定电压时的工作电流，是稳压二 极管工作时的电流值。如上图7.11中A、B间是IZ正常的工作范围ΔIZ，ΔIZ 不大，稳压作用有限。应用时不要超过最大耗散功率，IZ偏大，稳定性可以 高一些，但功率消耗也大一些。 3）最大耗散功率PM。PM定义为管子不致产生热击穿的最大功率损耗， 即PM=UZ·IZM。根据PM和UZ可以推算出最大稳定电流IZM=PM/UZ。
7.2 半导体二极管
17
图7.9 二极管的伏安特性曲线
7.2 半导体二极管
18
1.正向偏置时的特性
当二极管的正极加高电位、负极加低电位时，称为二极管正向偏置， 此时二极管就产生正向电流，但当正向电压较小时，外电场不足以克服结 内电场对载流子扩散运动造成的阻力，这时正向电流很小，二极管呈现较 大的电阻，通常称这个区域为死区。
常用电子元器件大全
常用电子元器件大全电子元器件指的是电子设备中所使用的各种电子部件，也是电子产品的核心组成部分。
随着科技的不断发展，电子元器件的种类也日益增多，覆盖了各个领域。
本文将介绍一些常见的电子元器件，以帮助读者更好地了解和应用电子技术。
一、半导体器件1. 二极管（Diode）：具有单向导电性质的半导体器件，广泛应用于整流、开关、稳压等电路中。
2. 晶体三极管（Transistor）：是一种具有放大、开关等功能的半导体器件，被广泛用于集成电路、放大电路等领域。
3. 场效应晶体管（FET）：也是一种常见的半导体器件，适用于高频放大、开关等电路。
4. 可变电容二极管（Varactor Diode）：具有可变电容的二极管，常用于无线电频率调谐电路。
二、电容器1. 固定电容器：用于存储电荷和稳定电压的电子元件，常见的有电解电容器、陶瓷电容器等。
2. 可变电容器：具有可调节电容值的电子元件，可用于调谐电路、滤波电路等。
3. 互感器：由两个或多个线圈绕制而成，能够在不同线圈之间传递电能和信号。
三、电阻器1. 固定电阻器：具有恒定电阻值的电子元件，被广泛应用于电路中的限流、限压、分压等功能。
2. 可变电阻器：通常由可调节的滑动活塞或转轴来改变电阻值，用于调节电路中的信号或电流。
四、集成电路集成电路（Integrated Circuit，IC）是在一块半导体材料上集成了数百至数百万个电子元件的微小电路。
常见的集成电路有以下几种类型：1. 数字集成电路（Digital IC）：用于数字信号处理和逻辑运算等。
2. 模拟集成电路（Analog IC）：用于处理模拟信号，如放大、滤波、调制等。
3. 混合集成电路（Mixed Signal IC）：结合数字和模拟电路的功能，常用于通信、控制等应用。
五、传感器传感器是将感知信号（如光、温度、压力等）转换为可用电信号的装置。
常见传感器有以下几种：1. 温度传感器：用于测量温度变化的元件，广泛应用于工业自动化、环境监测等领域。
电工学下册电子技术教学课件艾永乐等第1章常用半导体器件
IR
为反向饱和电流。但IR与温内电场 E
度有关。
EW
R
1.1 半导体的导电特性
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结加反向电压时，呈现高电阻，具 有很小的反向漂移电流。
由此可以得出结论：PN结具有单向导 电性。
1.2 半导体二极管 1. 二极管的结构
在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极 管按结构分有点接触型、面接触型和P平N结面面型积三小大，类结。电
RL
-
1.3 特殊二极管
稳压二极管主要参数
(1) 稳定电压VZ
在规定的稳压管反向工作
电流IZ 下，所对应的反向工作
电压。
(2) 动态电阻rZ
rZ =VZ /IZ
(3)额定功率 PZ (4)最大稳定工作电流 IZmax 和最小稳定工作电流 IZmin
(5)稳定电压温度系数——VZ
1.3 特殊二极管
VT 称为开启电压
1.5 场效应晶体管
vDS对沟道的控制作用
当vGS一定（vGS >VT ）时，
vDS iD 沟道电位梯度 靠近漏极d处的电位升高 电场强度减小 沟道变薄
整个沟道呈楔形分布
1.5 场效应晶体管
vDS对沟道的控制作用
当vGS一定（vGS >VT ）时，
vDS iD 沟道电位梯度
0.04 0.06 0.08 0.10 1.50 2.30 3.10 3.95 1.54 2.36 3.18 4.05
结论:
• 1）三电极电流关系
• 2） IC IB ， IC IE • 3） IC IB
IE = IB + IC
把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大
常用半导体器件介绍
基极和发射极之间 的PN结称为发射
结
基极和集电极之间 的PN结称为集电
结
发射结和集电结之 间的区域称为基区
基区非常薄，通常 只有几微米
三极管内部电流的 流动方向与PN结 的导电方向有关
三极管具有放大作 用，可以将小信号
放大成大信号
三极管的特性
01 电流放大：三极管具有电流放大作用，可以 将微弱的输入信号放大为较大的输出信号。
半导体器件可以分为两类：主动器 件和被动器件。主动器件如晶体管、 集成电路等，可以控制电流的流动； 被动器件如电阻、电容、电感等， 主要用来传输和存储信号。
半导体器件的性能和可靠性对电 子设备的性能和可靠性具有重要 影响。
半导体器件的分类
双极型晶体管（BJT）： 场效应晶体管（FET）：
如PNP、NPN等
事等
光电器件的发 展趋势是高速、 低功耗、集成
化
光电器件的分类
光电导器件：利用光电效应工作的器件，如光敏 二极管、光敏三极管等。
光电发射器件：利用外光电效应工作的器件，如 光电管、光电倍增管等。
光敏电阻：利用光敏电阻的光电导效应工作的器 件，如光敏电阻、光敏电容等。
光敏晶体管：利用光敏晶体管的光电导效应工作 的器件，如光敏晶体管、光敏场效应晶体管等。
01
由一个PN结组成
03
PN结具有单向导电性
02
P型半导体和N型半导体相 互接触形成PN结
04
电流只能从P型半导体流向N 型半导体，不能反向流动
二极管的特性
01
单向导电性：二极 管只允许电流从一 个方向通过，具有 单向导电性。
02
整流作用：二极管 可以将交流电转换 为直流电，具有整 流作用。
电工电子技术基础第十章
第二节 晶体三极管
不同的晶体管， 值不同，即电流的放大能力不同，一般为 20 ～ 200。 ② 直流电流放大系数 I C IB 通常 晶体管的放大作用的意义： 基极电流的微小变化引起集电极电流的较大变化，当基极 电路中输入一个小的信号电流 ib ，就可以在集电极电路中得到 一个与输入信号规律相同的放大的电流信号ic。 可见，晶体管是一个电流控制元件。
操作：调节(或改变 E1 )以改变基极电流 IB 的大小,记录 每一次测得的数据。
次数
电流
IB/mA IC/mA
1
0 0.01
2
0.01 0.56
3
0.02 1.14
4
0.03 1.74
5
0.04 2.33
IE/mA
0.01
0.57
1.16
1.77
2.37
（1）直流电流分配关系：
IE IC IB
晶体三极管
一、晶体管的结构 二、晶体管的放大作用
三、晶体管的三种工作状态
四、晶体管的主要参数 五、晶体管的管型和管脚判断
第二节 晶体三极管
一、晶体管的结构
1．结构和符号
、发射区 三个区：集电区、基区 （1）结构： 两个PN 结：集电结、发射结 发射极：e 三个区对应引出三个极： 基极：b 集电极：c
第二节 晶体三极管
（2）放大状态 UBE 大于死区电压，IB > 0，集电极电流 IC 受 IB 控制，即
I C I B 或 ΔI C Δ I B
晶体管处于放大状态的条件是：发射结正偏，集电结反偏， 即VC > VB > VE （NPN管，PNP管正好相反） 。
第二节 晶体三极管
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。
《电工电子技术基础》_电子技术中常用半导体器件
体
•硅和锗 的简化 原子模 型。
•这是硅和锗构成的 共价键结构示意图 • 晶体结构中的 共价键具有很强的 结合力，在热力学 零度和没有外界能
量激发时，价电子
没有能力挣脱共价
•一般情况下，本征半导体中的载流子浓
键束缚，这时晶体 中几乎没有自由电
度很小，其导电能力较弱，且受温度影响 子，因此不能导电
很大，不稳定，因此其用途还是很有限的
•第3 页
•第3 页
•讨论题
•半导体导电机理 •和导体的导电机
• 半导体的导电机理与金属导体 的导电机理有本质的区别：金属 导体中只有一种载流子—自由电
•理有什么区别？
子参与导电，半导体中有两种载
流子—自由电子和空穴参与导电
，而且这两种载流子的浓度可以
•杂质半导体中的多数载
通过在纯净半导体中加入少量的
• 面接触型二极管PN结面积大，因而能通过较大的电流，但其
•第3 页
•3. PN结
• P型和N型半导体并不能直接用来制造半导体器件。通常是在N型或 P型半导体的局部再掺入浓度较大的三价或五价杂质，使其变为P型或N 型半导体，在P型和N型半导体的交界面就会形成PN结。
•PN结是构成各种半导体器件的基础。
• 左图所示的是一块晶片，两边分别形成 P型和N型半导体。为便于理解，图中P区仅 画出空穴（多数载流子）和得到一个电子的 三价杂质负离子，N区仅画出自由电子（多 数载流子）和失去一个电子的五价杂质正离 子。根据扩散原理，空穴要从浓度高的P区 向N区扩散，自由电子要从浓度高的N区向P 区扩散，并在交界面发生复合(耗尽），形 成载流子极少的正负空间电荷区如图中间区 域，这就是PN结，又叫耗尽层。
•第3 。
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电路中的半导体器件与元件特性
电路中的半导体器件与元件特性电路中的半导体器件与元件特性是现代电子技术的基石之一。
它们在各种电子设备中发挥着至关重要的作用，比如计算机、手机、电视等。
本文将介绍一些常见的半导体器件和元件特性，并探讨它们对电路性能的影响。
1. 二极管二极管是最简单的一种半导体器件，由P型和N型半导体材料组成。
其主要特性是单向导电性，即只允许电流从P端流向N端。
二极管具有正向导通和反向截止两种状态，其正向导通电压和反向截止电流是二极管的重要参数。
二极管在电路中常用于整流、开关和保护等功能。
2. 晶体管晶体管是一种由三个或更多层P型和N型半导体材料组成的器件。
它具有放大和开关控制电流的能力。
晶体管的主要特性包括放大倍数、饱和电流和截止电流等。
晶体管在电路中广泛应用于放大器、开关、振荡器等电子设备中。
3. MOSFETMOSFET是一种金属氧化物半导体场效应晶体管，它与普通晶体管相比具有更好的性能和较低的功耗。
MOSFET的主要特性包括漏极电流、门电压和开启电压等。
MOSFET在现代集成电路中扮演着至关重要的角色，使得高性能、低功耗的电子设备成为可能。
4. 电容器电容器是一种具有储存电荷能力的电子元件。
它由两个导电板之间的绝缘材料组成，具有存储和放电电荷的特性。
电容器的主要参数包括容量、电压和介电损耗等。
电容器在电路中广泛用于滤波、隔离和储能等功能。
5. 电阻器电阻器是一种能产生电阻的电子元件，用于限制电流流过的器件。
电阻器的主要特性是电阻值和功率耗散。
电阻器可以用于电流限制、电平适配和信号调整等功能。
通过研究和理解半导体器件和元件特性，我们可以更好地设计和优化电路，提高电子设备的性能和可靠性。
此外，我们还能够深入了解电路中的能量转换和信号处理过程，为创新和提供解决方案提供有力支持。
总之，电路中的半导体器件和元件特性是电子技术的重要组成部分，对电路性能起着至关重要的作用。
通过深入研究和理解这些特性，我们能够更好地应用和优化这些器件，推动电子技术的发展。
常见半导体器件
常见半导体器件常见半导体器件是指广泛应用于电子电路中的一类电子器件，它们都是利用半导体材料的特性，通过控制电场和电流来实现电子元件的功能。
这些器件的种类繁多，以下是其中一些常见的半导体器件。
1. 二极管二极管是最简单的半导体器件，它由一个p型半导体和一个n型半导体组成，通过正向电压和反向电压实现电流通路的阻截。
通常应用于整流、波形修整、振荡器等电路。
2. 功放管功放管是晶体管的一种，它的输出电流与控制电压成线性关系，通常应用于音频放大器、射频放大器、模拟计算等电路。
3. 晶体管晶体管是一种三端半导体器件，它包含一个发射极、一个基极和一个集电极，通常用作开关和放大器。
晶体管有各种类型，包括NPN、PNP、场效应晶体管等。
4. MOSFETMOSFET是MOS场效应晶体管的缩写，它由一个金属氧化物半导体结构组成。
MOSFET具有高输入阻抗、低输出电阻和低电源电流等特点，通常应用于数码电路中。
5. IGBTIGBT是晶闸管与MOSFET的融合产物，它继承了晶闸管的高电流承受能力和MOSFET的高输入阻抗和低输出电阻的特点。
IGBT通常应用于高电压、高电流开关电源和变频器等电路。
6. 二极管整流桥二极管整流桥是由四个二极管组成的整流电路，它能将交流电信号转换成直流电信号。
通常应用于电源电路中。
7. 三极管三极管是晶体管的一种，它比双极管多一个控制端，通过控制控制端电流来控制三极管的电流增益。
通常应用于放大器、振荡器、开关电源等电路。
8. 稳压二极管稳压二极管是一种特殊的二极管，它具有稳定的电压降，可以将电路中的电压稳定在一个固定的值。
通常应用于功率稳压器和稳压电源中。
9. 光电耦合器光电耦合器是一种集成了发光二极管和光敏二极管的器件，它能将电信号与光信号进行转换，通常应用于隔离、调制、解调、传输等电路。
10. 可控硅可控硅是一种电压控制的半导体器件，它的主要作用是将交流电信号变为直流电信号。
通常应用于电动机调速、焊接、电力电子等领域。
电工电子技术第六章
图 6-1 本征激发
2.掺杂半导体 在本征半导体中，若掺入微量的五价或三价元素，会使其 导电性能发生显著变化。掺入的五价或三价元素称为杂质 杂质。掺 杂质 有杂质的半导体称为掺杂半导体 掺杂半导体或杂质半导体，按掺入杂质元 掺杂半导体 素不同，掺杂半导体可分为N 型半导体和P 型半导体两种。
6.1.2 本征半导体和掺杂半导体
1.本征半导体 纯净而且结构完整的半导体称为本征半导体 本征半导体，它未经人 本征半导体 为的改造，具有这种元素的本来特征。 在绝对零度时，半导体所有的价电子都被束缚在共价键中， 不能参与导电，此时半导体相当于绝缘体。当温度逐渐升高或 受光照时，由于半导体共价键重的价电子并不像绝缘体种束缚 得那样紧，价电子从外界获得一定的能量，少数价电子会挣脱 共价键的束缚，成为自由电子 自由电子，同时在原共价键处出现一个空 自由电子 位，这个空位称为空穴 空穴。显然，自由电子和空穴是成对出现的， 空穴 所以称它们为电子空穴对 电子空穴对。 电子空穴对
4.非晶态半导体 非晶态半导体 原子排列短程有序、长程无序的半导体称为非晶态半 导体，主要有非晶Si、非晶Ge、非晶Te、非晶Se等元素 半导体及GeTe，As2Te3，Se2As3等非晶化合物半导体。 5.有机半导体 有机半导体 有机半导体分为有机分子晶体、有机分子络合物和 高分子聚合物，一般指具有半导体性质的碳－碳双键有 机化合物。
在我们的自然界中，各种物质按导电能力划分为导体、 绝缘体、半导体。半导体 半导体指的是导电能力导体和绝缘体之 半导体 间的物质 半导体材料的最外层轨道上的电子是4个，根据其特性， 可以将半导体材料分成以下五类： 1.元素半导体 元素半导体大约有十几种，它们处于ⅢA－ⅦA族的金 属与非金属的交界处，例如Ge（锗），Si（硅），Se （硒），Te（碲）等。
电工与电子技术课件：常用电子元器件
常用电子元器件 （2） 耐压： 电容器长期可靠工作时能承受的最大直流 电压就是电容器的耐压， 也称为电容器的直流工作电压。 应 用时绝对不允许超过电容器的耐压值； 一旦超过， 电容器就 会被击穿短路， 造成永久性损坏。
常用电子元器件
（3） 绝缘电阻： 由于电容器两极板间的介质不是绝对 的绝缘体， 因而其电阻不是无穷大， 而是一个有限值。 电容 器两极之间的电阻称为绝缘电阻， 或称为漏电电阻。 一般小 容量无极性电容器的绝缘电阻可达1000 MΩ以上， 而电解电 容的绝缘电阻一般较小。 电容器漏电会引起能量损耗， 影响 电容器的寿命和电路的工作性能， 因此， 电容器的绝缘电阻 愈大愈好。
常用电子元器件 若将电容器与电池分开， 用导线把电容器两块金属板连 接起来， 再接入一块电流表， 则刚接上时， 会发现电流表上 有电流指示， 说明电路中有电流流动。 随着时间的推移， 两 金属板之间的电压很快降低， 直到电流表指示为零， 这种现 象称为电容器的“放电”。
常用电子元器件
2） 常见电容器的外形图如图6.7所示。 (1） 按结构分类： 固定电容器、 可变电容器和微调电 容器三类。 (2） 按介质分类： 陶瓷电容器、 云母电容器、 纸介电 容器、 油质电容器、 薄膜电容器、 电解电容器、 钽电容 器等。
常用电子元器件 图6.3 四道色环电阻器的表示方法
常用电子元器件
3. 1） （1) 半可调式电阻器： 半可调式电阻器又称微调电阻器， 其实物图如图6.4所示。 它主要用在阻值不需要经常变动的电 路中， 例如偶而需要调整三极管偏流的电阻等。 半可调式电 阻器用于小电流电路中， 多为碳膜电位器， 其额定功率较小。
常用电子元器件
（1） 测量时， 万用表表针一下摆到“0”之后， 并不回 摆， 说明该电容器已经被击穿短路。
常见半导体器件
常见半导体器件一、二极管（Diode）二极管是一种常见的半导体器件，具有只允许电流在一个方向通过的特性。
它由P型半导体和N型半导体组成，通过P-N结的形成来实现电流的单向导通。
二极管在电子电路中有着广泛的应用，如整流器、稳压器、放大器等。
二、三极管（Transistor）三极管是一种具有放大作用的半导体器件，由P型半导体和N型半导体构成。
它有三个电极，分别是发射极、基极和集电极。
通过控制基极电流，可以调节集电极电流的大小，实现信号的放大功能。
三极管被广泛应用于放大器、开关、振荡器等电子设备中。
三、场效应晶体管（Field Effect Transistor，FET）场效应晶体管是一种常见的半导体器件，与三极管类似，也具有放大作用。
它由栅极、源极和漏极组成。
场效应晶体管通过栅极电压的变化来控制源漏极之间的电流。
与三极管相比，场效应晶体管具有输入阻抗高、功耗低、噪声小等特点，被广泛应用于放大器、开关、模拟电路等领域。
四、集成电路（Integrated Circuit，IC）集成电路是将大量的电子器件集成在一个芯片上的器件。
它由高度集成的晶体管、二极管、电阻、电容等元件组成，通过不同的连接方式实现各种电路功能。
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。
五、光电二极管（Photodiode）光电二极管是一种具有光电转换功能的半导体器件。
它具有二极管的结构，在光照条件下产生电流。
光电二极管常用于光电传感、光通信、光电测量等领域。
通过控制光照强度，可以实现对光信号的检测和转换。
六、发光二极管（Light Emitting Diode，LED）发光二极管是一种能够发出可见光的半导体器件。
它具有二极管的结构，在正向偏置电压下，通过复合效应产生光。
发光二极管具有发光效率高、寿命长、功耗低等特点，被广泛应用于照明、显示、指示等领域。
七、太阳能电池（Solar Cell）太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的半导体器件。
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7.1
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半导体的基础知识
图7.4
硅单晶体掺杂示意图
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半导体的基础知识
2. P型半导体 在硅单晶体中掺入微量3价元素，如硼元素（或铝、铟）等，如图7.4(b)所 示。由于硼的价电子只有3个，当它和周围的硅原子形成共价键时，缺少一个电 子，形成不稳定的结构，硼原子很容易从邻近的共价键中夺取一个电子，形成一 个带负电的离子。而在失去电子的共价键中形成一个空穴。在这种半导体中，空 穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。这种半导体称为空穴型半导体或 P型 半导体。在P型半导体中，空穴是传递电流的主要带电粒子，被称为多数载流子 ；电子被称为少数载流子。 需要指出的是，N型和P型半导体都属于电中性，对外不显电性。这是由于单 晶半导体和掺入的杂质都是电中性的，而且掺入的过程中既不丧失电荷也不从外 界获取电荷，只是由于杂质原子的价电子数目比晶体原子的价电子数目多一个或 少一个，而使半导体中出现了可以运动的电子或空穴，并没有破坏整个半导体内 正负电荷的平衡状态。
7.1
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半导体的基础知识
7.1.1
本征半导体
铜、银、铝等金属材料是很容易导电的，称为导体；陶瓷、塑料、橡胶、玻 璃等材料却不容易导电，称为绝缘体。导体的导电性能良好，电阻率很低，在 10-8～10-6Ω· m之间。例如，铜的电阻率为1.57×10-8Ω· m。绝缘体的导电能力很 差，电阻率很高，在108～ 1016Ω· m之间。例如，橡胶的电阻率为1016Ω· m。 自然界除了导体和绝缘体外，还存在一类物质，它的导电特性介于导体和绝 缘体之间，它既不像导体那样容易导电，也不像绝缘体那样很难导电，这类物质 称为半导体。半导体的电阻率介于导体和绝缘体之间，比较典型的数值为 10-5～ 107Ω· m。例如，纯锗在室温时电阻率为0.47Ω· m。 半导体之所以引起人们的注意，得到广泛的应用，其主要原因不是由于电阻 率在数值上与导体和绝缘体有差别，而在于它的电阻率在受热、光照、掺杂等作 用下将出现很大变化。主要表现在以下3个方面：
7.1
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半导体的基础知识
7.1.3
PN结的形成及特性
如上所述，在纯净的半导体材料中经过掺入三价硼元素或五价磷元素可以形 成两种不同类型的杂质半导体。当掺入3价硼元素时，形成以空穴为多数载流子 的P型半导体；掺入5价磷元素时，形成以电子为多数载流子的N型半导体。如果 在一块本征半导体的晶片上掺入不同的杂质，使一边成为P型半导体，另一边成 为N型半导体，则在两种不同类型的半导体的交界面处就会形成一个特殊的导电 薄层，称为PN结。 1. PN结的形成 现在结合图7.5来说明PN结的形成。在一块本征半导体的晶片上掺入不同的 杂质形成不同类型的杂质半导体，在P型半导体中有多数的空穴和少数的电子， 而N型半导体中有多数的自由电的基础知识
一个硅原子由带正电的原子核和围绕它的14个带负电的电子组成，这些电子 按一定规律分布在3层电子轨道上，如图7.1(a)所示；图7.1(b)为锗原子结构。硅 和锗原子都是4价元素，其最外层轨道上的4个电子受原子核束缚力较小，叫做价 电子，原子结构简化如图7.2所示。
图7.1
硅和锗的原子结构
要求掌握：
了解：
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第7章
3
常用半导体器件
半导体器件是组成电子电路的核心部件，它们的基本结构、工作原理、特性及参 数是学习电子技术和分析电子电路的基础。本章首先介绍常用纯净半导体和杂质半导 体的导电性及由两种杂质半导体构成PN结的导电性。然后从结构、工作原理和伏安特 性等方面，介绍二极管、三极管、场效应晶体管等常用器件。
电工电子技术
第7章
2
常用半导体器件
知识点：
1 2 3 1 2 3 4 5 本征半导体、杂质半导体、PN结。 二极管、三极管。 场效应晶体管。 半导体的基础知识。 PN结单向导电特性。 二极管的伏安特性 稳压二极管的稳压原理。 三极管的输入和输出特性曲线。 发光二极管的发光原理。 场效应晶体管的结构和工作原理。
图7.2
原子结构简化图
7.1
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半导体的基础知识
7.1.2
杂质半导体
本征半导体的导电能力很差，实际的用处不大。但是如果在本征半导体中有 选择地掺入微量的某种杂质元素，情况就不同了。杂质可以改变半导体中载流子 的浓度，从而达到人为控制半导体电阻率的目的。杂质半导体分为 N型半导体和P 型半导体。 1. N型半导体 在硅单晶体中掺入微量5价元素，如磷（或砷、锑）等，磷原子的最外层电 子轨道上有5价电子，其中4个和周围的硅原子构成共价键，还有一个电子多余， 如图7.4(a)所示。这个多余的电子受原子核的束缚很微弱，在室温下，容易受热 激发获得能量摆脱磷原子核对它的束缚而成为自由电子。而每个磷原子都能提供 一个自由电子，磷原子失去一个电子，本身便成为一个带正电离子。它固定在晶 格中，不能移动，共价键中的电子也不可能来填补它，所以没有空穴产生。而半 导体中的自由电子的数量远远多于空穴的数量，这种半导体称为电子型半导体或 N型半导体。在N型半导体中，电子是传递电流的主要带电粒子，被称为多数载流 子；空穴被称为少数载流子。
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半导体的基础知识
（1）热敏性 半导体对温度的反应很灵敏，其电阻率随着温度的上升而明显下降，例如， 半导体材料纯锗，当温度从20℃上升到32℃时，它的电阻率将减小一半左右。利 用这种特性很容易制成热敏电阻或其他的温度敏感的传感器。 （2）光敏性 半导体对光的反应也很灵敏，其电阻率因光照的不同而改变，光照愈强，电 阻率愈低，例如，硫化镉薄膜电阻，无光照时电阻为几十兆欧姆，当光照射后电 阻只有几十千欧姆。利用这一性质，可以做成各种光敏元器件，如光敏电阻、光 敏二极管等。 （3）掺杂性 半导体的电阻率受杂质影响很大，这一点与导体及绝缘体截然不同。在纯净 的半导体中即使掺入极微量的杂质，也能使其电阻率大大降低。例如，在纯硅中 加入百万分之一的硼，它的电阻率就从约2×103Ω· m降到4×10-3Ω· m左右。不仅 如此，选择不同类型的杂质，还可改变半导体的导电类型。人们利用了半导体的 这一特点，通过各种工艺手段，控制半导体中的杂质的数量和性质，从而制成了 各种不同性能的半导体器件。