电子技术基础半导体器件
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。
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
电子技术基础-半导体知识详解
空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点。
第二章 半导体二极管及应用电路
空穴
+4
+4
自由电子
+4
+4
束缚电子
第二章 半导体二极管及应用电路
（2）本征半导体的导电原理
本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和
空穴。 在其它力的作用下，空
穴吸引附近的电子来填补，
+4
+4 +4
这样的结果相当于空穴的迁 移，而空穴的迁移相当于正 电荷的移动，因此可认为空 穴是载流子。可以用空穴移 动产生的电流来代表束缚电 子移动产生的电流。
第二章 半导体二极管及应用电路
2.本征半导体的导电原理
（1）载流子、自由电子和空穴
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，本征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。 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。
第二章 半导体二极管及应用电路
2 半导体二极管 及应用电路
本章意义： 半导体器件是现代电子技术的重要组成部分 本章内容 2.1 半导体的基本知识 2.2 PN结的形成及特性 2.3 半导体二极管
2.4 二极管基本电路及其分析方法
2.5 特殊二极管
教学内容：
本章首先简单介绍半导体的基本知识，着重讨论半 导体器件的核心环节--PN结，并重点讨论半导体二极管 的物理结构、工作原理、特性曲线和主要参数以及二极 管基本电路及其分析方法与应用；在此基础上对齐纳二 极管、变容二极管和光电子器件的特性于应用也给予了 简要的介绍。
电路中的半导体器件基础知识总结
电路中的半导体器件基础知识总结电路中的半导体器件是电子技术的重要组成部分，广泛应用于各种电子设备和系统中。
了解和掌握半导体器件的基础知识对于工程师和电子爱好者来说至关重要。
本文将对半导体器件的基础知识进行总结，包括半导体材料、二极管、场效应管和晶体三极管等方面。
一、半导体材料半导体器件的基础是半导体材料。
半导体材料具有介于导体和绝缘体之间的导电性能，其电阻随着温度的变化而变化。
常用的半导体材料有硅和锗。
硅是最重要的半导体材料之一，应用广泛。
半导体材料的导电特性由材料中的杂质控制，将适当的杂质加入纯净的半导体中可以改变其导电性能，这就是掺杂。
二、二极管二极管是一种最简单的半导体器件，它由正负两极组成。
二极管的主要作用是对电流进行整流，也可以用于稳压、开关等电路。
二极管的工作原理是利用PN结的特性。
PN结是由P型半导体和N型半导体连接而成，在PN结的接触面上形成空间电荷区，通过控制电势差，可以控制空间电荷区的导电状态。
在正向偏置时，电流可以从P端流向N端，形成导通状态；在反向偏置时，电流不能从N端流向P端，形成截止状态。
三、场效应管场效应管是一种三电极器件，由栅极、漏极和源极组成。
场效应管的工作原理是利用栅极电场的调控作用来控制漏极和源极之间的电流。
常用的场效应管有MOSFET（金属氧化物半场效应晶体管）和JFET（结型场效应晶体管）等。
MOSFET主要由金属栅极、绝缘层和半导体构成，栅极电压的变化可以控制漏极和源极之间的电流；JFET 主要由PN结构成，通过栅极电压的变化来控制漏极和源极之间的空间电荷区的导电状态。
四、晶体三极管晶体三极管是一种三电极器件，由发射极、基极和集电极组成。
晶体三极管的主要作用是放大和控制电流。
晶体三极管的工作原理是利用少数载流子在不同电极之间的输运和扩散来实现，发射极和基极之间的电流变化可以通过集电极和基极之间的电流放大。
晶体三极管有NPN型和PNP型两种，其中NPN型的晶体三极管发射极和基极连接为N型半导体，集电极为P型半导体；PNP型的晶体三极管发射极和基极连接为P型半导体，集电极为N型半导体。
《电子技术基础》第1章
集电结 集电极c
发射结
Collector
基极b Base 发射极e Emitter NPN型
PNP型
晶体管的分类
材料
用途
硅管
锗管 放大管 开关管 低频管
结构
PNP
NPN
不论是硅管还是锗管 都有NPN型和PNP型
频率
高频管
功率
小功率管 中功率管 大功率管
2．晶体三极管的放大原理
晶体三极管具有放大作用，因此常 用它组成放大电路。放大电路框图如图 1-6所示。在输入端加上一个小信号ui， 在输出端可以得到比较大的信号uo。
图1-6 放大电路框图
三极管的三种连接方法
晶体三极管只有三个电极，用它组成放大电路时，一 个电极作为输入端，一个电极作为输出端，剩下的一个 电极作为输入、输出的公共端，所以用三极管组成放大 器时就有三种接法。如图1-7所示。
图1-7 三极管的三种连接方法
（1）晶体三极管具有放大作用的条件
要使三极管能够放大，必须满足一定的外部条件 ： 发射结加一个正向电压，习惯上称为正向偏置。 P端电位大于N端电位。 给集电结加一个反向电压，习惯上称为反向偏置 。 P端电位小于N端电位。
晶体二极管特性曲线
击穿电压 门限电压
图1-4 晶体二极管伏安特性曲线
曲线分析
（1）正向特性
① 只有当正向电压超过某一数值 时，才有明显的正向电流，这个电压 数值称为“门限电压”或“死区电压 ”用UT 表示。对于硅管UT 为0.6～0.8 伏； 对于锗管UT 为0.2～0.3伏。一般情 况下，从曲线近似直线部分作切线， 切线与横坐标的交点即为UT。 ② 随着电压u的增加，电流i按照 指数的规律增加，当电流较大时，电 流随着电压的增加几乎直线上升。 ③ 不论硅管还是锗管，即使工作 在最大允许电流，管子两端的电压降 一般也不会超过1.5伏，这是晶体二极 管的特殊结构所决定的。
电工电子技术基础 第2版 答案 第五章半导体器件
第五章半导体铸件一、填空I,半导体是指常海下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料物质。
2、半导体具有热敏性、光敏性、掺杂性的特性,坦重耍的是热敏性特性。
3、纯净硅或者镭原子最外层均有四个电子，常因热运动或光照等原因挣脱原子核的束缚成为自由电子,在原来的位置上留下一个空位，称为空穴.4、自由电子带建________ 电，空穴带正电。
5、半导体导电的一个她本特性是指，在外电场的作用下，自由电子和空穴均可定向移动形成电流。
6、在单晶硅（或者错〉中掺入微限的五价元素,如磷，形成掺杂半导体,大大提高/导电能力，这种半导体中自由电子数远大于空穴数,所以靠自由电子导电。
将这种半导体称为电子型半导体或N*半导体半导体。
7、在单晶硅（或者锌）中掺入微量的三价元诺，如硼，形成掺杂半导体，这种半导体中空穴数远大于自由电子数,所以靠空穴导电。
将这种半导体称为空穴里半导体或P型半导体半导体。
8、PN结具有单向导电性,即加正向电压时PN结导通,加反向电压时PN结截止。
9、PN结加正向电压是指在P区接电源正极,N区接电源负极,此时电流能通过PN结，称PN结处「导通状态"相反，PN结加反向电压是指在P区接电源负极,N区接电源正极,此时电流不能通过PN结，称PN结处于截止状态。
10、二极管的正极乂称为」1.极，由PN结的P区引出，负极乂称为阴极,由PN结的N区引出.Ik按照芯片材料不同，二极管可分为由二极管和楮二极管两种。
12、按照用途不同，二极管可分为普通二极管、整流二极管、开关二极管、拴压二极管、发光二极管。
13、二极管的伏安特性曲线是指二极管的电压电流关系曲线。
该曲线由」m特性和反向特性两部分组成。
14、二极管的正向压降是指正向电流通过二极管时二极管两端产生的电位差，也称为正向饱和电压.15、从二极管的伏安特性曲线分析，二极管加正向电压时二极管导通,导通时，硅管的正向压降约为0.7伏,错管的正向压降约为3伏。
16,二极管两端加反向电压时，管子处F截止状态.当反向电压增加到一定数值时，反向电流突然增大，二极管失去单向导电性特性,这种现象称为⅛________ o17、硅稳压二极管简称为稳压管，符号是_________________ 它与普通二极管不同的地方在于只要反向电潦在一定范围内反向击穿并不会造成会压二极管的损坏，以实现稳JK目的,所以电路中稳压管的两端应加反向电*。
电子技术基础第14章 半导体器件
+4表示除 去价电子 后的原子
+4
+4
共价键共
用电子对
+4
+4
(a) 硅晶体的空间排列
电子学教研室 张智娟
14.2 PN 结及其单向导电性
1、 PN 结的形成
如图所示：在一块本征半导体在两侧 通过扩散不同的杂质,分别形成P型半导体 和N 型半导体。此时将在P型半导体和N 型半导体的结合面上形成如下物理过程:
漂移运动
空间电荷区 （PN结）
耗尽层
两侧载流子存在浓度差
多子扩散运动 空穴：PN；电子NP
电子技术基础
电子学教研室 张智娟
总结
1. 本征半导体中受激发产生的电子很少。 2. N型半导体中电子是多子，其中大部分是掺杂
提供的电子，N型半导体中空穴是少子，少子 的迁移也能形成电流，由于数量的关系，起导
电作用的主要是多子。近似认为多子与杂质
浓度相等。
3. P型半导体中空穴是多子，电子是少子。
电子技术基础
电子与通信工程系 电子学教研室 张智娟
Email: zhzhijuan@
电子技术基础
课程
一、电子技术组成
1.模拟电子技术：
简 介 电子学教研室 张智娟
• 半导体器件：二极管D，三极管（晶体管）,场效应管
• 分立元件电路：共射极、共基极、共集电极放大电路， 差放，功放
• 集成电路：集成运放，集成功放
2. 反向工作峰值电压URWM
半导体与电子器件揭秘现代电子技术的基础
半导体与电子器件揭秘现代电子技术的基础半导体与电子器件是现代电子技术发展的基础，它们的秘密正是我们将要揭示的。
通过深入研究半导体材料和电子器件的工作原理，我们可以更好地理解现代电子技术的应用和发展趋势。
在本文中，我们将详细介绍半导体的特性、半导体器件的种类以及它们在电子技术中的应用。
让我们一起揭秘半导体与电子器件的奥秘吧！一、半导体的特性半导体是一种材料，具有介于导体和绝缘体之间的电导率。
与导体相比，半导体的电导率较低，但比绝缘体要高。
其特性主要由其晶体结构和材料成分决定。
半导体材料通常包括硅（Si）和锗（Ge）等元素。
它们具有原子的共价键结构，使得它们能够在晶体结构中形成电子空穴。
这些电子空穴在半导体中的移动产生了电流，从而实现了电子器件的工作。
二、半导体器件的种类半导体器件是利用半导体材料和技术制造的电子组件。
常见的半导体器件包括二极管、晶体管、场效应管（FET）和集成电路（IC）等。
这些器件具有不同的工作原理和应用。
下面我们将对其中几种常见的半导体器件进行揭秘。
1. 二极管二极管是一种最简单的半导体器件，由一个p型半导体和一个n型半导体组成。
其工作原理基于半导体中的pn结。
当施加正向电压时，二极管导电，电流可以流过；而反向电压则导致二极管截止，电流无法通过。
二极管广泛应用于电源电路、信号检测和保护电路等。
2. 晶体管晶体管是一种受控的半导体器件，常用于放大和开关电路。
晶体管有多种类型，包括双极型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）等。
BJT由三个掺杂不同的半导体层组成，通过控制输入电流可以控制输出电流。
FET则通过控制输入电压来控制输出电流。
晶体管的工作原理涉及半导体的导电性和电子空穴的运动，是现代电子技术中非常重要的组成部分。
3. 集成电路集成电路是将多个电子元件集成在单个芯片上的器件。
它是现代电子技术中的重要突破。
集成电路可分为模拟集成电路和数字集成电路。
模拟集成电路用于处理连续的信号，例如声音和视频；数字集成电路用于处理离散的信号，例如计算和通信。
半导体的基本知识_电子技术基础（第3版）_[共8页]
![半导体的基本知识_电子技术基础（第3版）_[共8页]](https://img.taocdn.com/s3/m/8fc9fa119ec3d5bbfc0a74a6.png)
半导体器件是在20世纪50年代初发展起来的电子器件，具有体积小、重量轻、使用寿命长、输入功率小、功率转换效率高等优点。
现代化的电子设备都是以半导体器件和集成电路为基础的，因此半导体器件是近代电子学的重要组成部分。
半导体器件中，二极管、晶体管和场效应管等，是构成集成电路的基本单元，被广泛应用在各种电子电路中。
近年来，集成电路特别是大规模和超大规模集成电路的出现，使各种工业自动控制设备和电子设备在微型化、可靠性等方面大步前进。
为了正确和有效地运用半导体器件，相关工程技术人员必须首先对半导体器件及其工作原理和性能有一个基本的认识。
学习目的和要求了解本征半导体、P型和N型半导体的特征及PN结的形成过程。
熟悉二极管的伏安特性及其分类、用途；理解三极管的电流放大原理，掌握其输入和输出特性的分析方法；理解双极型和单极型三极管在控制原理上的区别；初步掌握工程技术人员必须具备的分析电子电路的基本理论、基本知识和基本技能。
1.1 半导体的基本知识学习目标了解导体、绝缘体和半导体的概念以及不同物质结构间的区别；熟悉本征半导体的光敏性、热敏性和掺杂性；了解本征激发、复合的概念；理解P型和N型两类半导体的形成，掌握其特点；重点理解和掌握PN结的单向导电特性。
1．导体、半导体和绝缘体自然界的一切物质都是由分子、原子组成的。
原子又由一个带正电的原子核和在它周围高速旋转着的、带有负电的核外电子组成。
不同原子的内部结构和它周围的电子数电子技术基础（第3版）2量各不相同。
物质原子最外层电子数量的多少，往往决定该种物质的导电性能。
按照物质导电性能的不同，自然界的物质大体可分为三大类。
（1）导体最外层电子数通常是1～3个，且距原子核较远，受原子核的束缚力较小。
由于外界影响，最外层电子获得一定能量后，极易挣脱原子核的束缚而游离到空间成为自由电子。
因此，导体在常温下存在大量的自由电子，具有良好的导电能力。
导体的物质结构如图1.1（a）所示。
《电工与电子技术基础》第4章半导体器件习题解答
第4章半导体器件习题解答习题4.1计算题4.1图所示电路的电位U Y 。
（1）U A =U B =0时。
（2）U A =E ，U B =0时。
（3）U A =U B =E 时。
解：此题所考查的是电位的概念以及二极管应用的有关知识。
假设图中二极管为理想二极管，可以看出A 、B 两点电位的相对高低影响了D A 和D B 两个二极管的导通与关断。
当A 、B 两点的电位同时为0时，D A 和D B 两个二极管的阳极和阴极（U Y ）两端电位同时为0，因此均不能导通；当U A ＝E ，U B ＝0时，D A 的阳极电位为E ，阴极电位为0（接地），根据二极管的导通条件，D A 此时承受正压而导通，一旦D A 导通，则U Y ＞0，从而使D B 承受反压（U B ＝0）而截止；当U A ＝U B ＝E 时，即D A 和D B 的阳极电位为大小相同的高电位，所以两管同时导通，两个1k Ω的电阻为并联关系。
本题解答如下：（1）由于U A ＝U B ＝0，D A 和D B 均处于截止状态，所以U Y ＝0；（2）由U A ＝E ，U B ＝0可知，D A 导通，D B 截止，所以U Y ＝Ω+Ω⋅Ωk k E k 919＝109E ；（3）由于U A ＝U B ＝E ，D A 和D B 同时导通，因此U Y ＝Ω+Ω×⋅Ω×k k E k 19292＝1918E 。
4.2在题4.2图所示电路中，设VD 为理想二极管，已知输入电压u I 的波形。
试画出输出电压u O 的波形图。
题4.1图题4.2图解：此题的考查点为二极管的伏安特性以及电路的基本知识。
首先从（b）图可以看出，当二极管D 导通时，电阻为零，所以u o ＝u i ；当D 截止时，电第4章半导体器件习题解答阻为无穷大，相当于断路，因此u o ＝5V，即是说，只要判断出D导通与否，就可以判断出输出电压的波形。
要判断D 是否导通，可以以接地为参考点（电位零点），判断出D 两端电位的高低，从而得知是否导通。
电子技术基础-半导体基础与常用器件
值得注意的是，由于本征激发随温度的升高而加剧，导致 电子—空穴对增多，因而反向电流将随温度的升高而成倍增 长。反向电流是造成电路噪声的主要原因之一，因此，在设 计电路时，必须考虑温度补偿问题。
第1章 半导体基础及常用器件
PN结内部载流子基本为零，因此导电率很低，相当于介质。 但PN结两侧的P区和N区导电率很高，相当于导体，这一点和电 容比较相似，所以说PN结具有电容效应。
第1章 半导体基础及常用器件
电子技术基础
PN结正向偏置时的情况
第1章 半导体基础及常用器件
PN结反向偏置的情况
电子技术基础
第1章 半导体基础及常用器件
第1章 半导体基础及常用器件
电子技术基础
2. 半导体的导电机理
在金属导体中存在大量的自由电子，这些自由电子是一种 带电的微粒子，在外电场作用下定向移动形成电流。即金属 导体内部只有自由电子一种载流子参与导电。
半导体由于本征激发而产生自由电子载流子，由复合运动 产生空穴载流子，因此，半导体中同时参与导电的通常有两 种载流子，且两种载流子总是电量相等、符号相反，电流的 方向规定为空穴载流的方向即自由电子的反方向。
第1章 半导体基础及常用器件
电子技术基础
1. 导体
导体的最外层电子数通常是1~3个，且距原子核较远， 因此受原子核的束缚力较小。由于温度升高、振动等外界 的影响，导体的最外层电子就会获得一定能量，从而挣脱 原子核的束缚而游离到空间成为自由电子。因此，导体在 常温下存在大量的自由电子，具有良好的导电能力。常用 的导电材料有银、铜、铝、金等。
+
+
电工电子技术基础知识点详解3-4-1-其他半导体器件
实物
符号
发光指示电路
A V
K
V R
E S
其他半导体器件
2.发光二极管(LED)
七段式数码显示器（数码管）
f g ab a
a
b
f gb
cห้องสมุดไป่ตู้
e
c
d
e
d
f
ed c
g
a
b c
d e COM f g
COM
COM
共阴极接法
共阳极接法
其他半导体器件
3. 光电二极管 利用PN结的光敏特性。有光照时，在一定的反向偏置电 压范围内，其反向电流将随光射强度的增加而线性地增加。 无光照时，光电二极管的伏安特性与普通二极管一样。
1.稳压二极管
主要参数
(1) 稳定电压UZ 稳压管正常工作(反向击穿)时管子两端的电压。
(2) 稳定电流 IZ、最大稳定电流 IZM
= (3) 动态电阻 rZ
∆UZ ∆ IZ
rZ愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。
(4) 最大允许耗散功率 PZM = UZ IZM
其他半导体器件
1.稳压二极管 应用举例
求：通过稳压管的电流IZ 是多少？限流 电阻R是否合适？最小不能少于多少？
I/µA
光 E=0
照 E1
增 强
E2
(a) 伏安特性
U/ V E2> E1 (b)磷化镓光电二极管 (c) 符号
其他半导体器件
4.光电晶体管
光电晶体管用入射光照度的强弱来控制集电极电流。
C
C
B
E E
(a) 符号
iC
PCM
E4
E3
O
ICEO
(b) 输出特性曲线
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
❖ 不论N型半导体还是P型半导体，虽然都有一种载流 子占多数，但是整个晶体仍然是不带电的。
二、P N结
1、PN结的形成
物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气体、液体、 固体均有之。
空穴 负离子 正离子 自由电子
PN结截止 导 电
性
利用PN结的单向导电性，可以制成半导体二极管及
各种半导体元件
三、半导体二极管
将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。
小功率二极管
大功率二极管
稳压二极管
发光二极管
三、半导体二极管
❖ 二极管通常有点接触型和面接触型两种
点接触型
面接触型
A
PN
K
阳极A VD 阴极K
1．二极管的伏安特性
(2)内建电场可推动少数载流子越过空间电荷区向对方漂移。
P区
PN结空间电荷区
N区
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
பைடு நூலகம்
+
+
+
+
+
+
+
少子漂移
内建电场
多子扩散
参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态平衡， 就形成了PN结。
2．PN结单向导电特性 ❖ 外加反向电压——PN结反向截止
I≈0
少子漂移
P区
层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。 ❖ 本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。
没有杂质
稳定的结构
一、半导体的导电特性
（一）半导体的特点
1.半导体的电导率可以因加入杂质而发生显著的变化。例如在
室温30C时，纯硅中掺入一亿分之一的杂质(称掺杂)，其电导
率会增加几百倍。 2. 温度的变化，也会使半导体的电导率发生显著的变化，利 用这种热敏效应人们制作出了热敏元件。但另一方面，热敏 效应会使半导体元、器件的热稳定性下降。 3. 光照不仅可以改变半导体的电导率，而且可以产生电动势， 这就是半导体的光电效应。利用光电效应可以制成光电晶体 管、光电耦合器和光电池等。
二极管的管压降与其电流的关系 I f(U)曲线，称为二 极管的伏安特性曲线
硅管
锗管
1．二极管的伏安特性 I
c点
反向击穿电压
非线性区
b点
I=ISR[exp(U/UT)-1] UBR
线性区 a点
d点
反向击穿区
截止区
0
Uon
二U 极管管压降
死区电压
硅管为0.6～0.8V；
I ISR
反向饱和电流
硅管约0.5V锗 管约0.1V
电子技术基础半导体器件
第一节 半导体二极管
1、什么是半导体？什么是本征半导体？ ❖ 导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。 ❖ 导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电子
在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。 ❖ 绝缘体－－惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原子
核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导电。 ❖ 半导体－－硅(Si)、锗(Ge)，均为四价元素，它们原子的最外
半导体中的两种载流子——自由电子和空穴
运载电荷的粒子称为载流子。 外加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电， 且运动方向相反。由于载流子数目很少，故导电性很差。
在本征半导体中，两种载流子成对出现，成对消失，形成动态 平衡。因此整个原子是电中性的。温度对载流子的影响很大， 温度升高时，载流子的数量增加。
- -- -- --
E
外加电场
内电场N区
++ + ++ + ++ +
E ❖ 外加正向电压——PN结正向导通
I
多子扩散
P区
-
-
-
-
-
-
外加电场 内电场
N区
+
+
+
+
+
+
结论
(1)PN结正偏：
PN
空间电荷区变窄 电阻
有利于多子扩散 电流
PN结导通 结 的
(2)PN结反偏：
单
向
空间电荷区变宽 电阻
有利于少子漂移 电流
P区空穴浓
P区
度远高于N区 -
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
N区
++++ ++++ ++++
N区自由电子 浓度远高于P区
扩散运动
扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触 面N区的自由电子浓度降低，产生内电场。
1、PN结的形成
由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子，形成内电场，从 而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P区、自由电子从P区 向N区运动。 (1)内建电场对多数载流子的扩散运动起到阻碍作用；
❖ （三）杂质半导体
❖ 在本征半导体中，人为地掺入少量其他元素(称杂质)，可以使 半导体的导电性能发生显著的改变。掺入杂质的半导体称作杂 质半导体。根据掺入杂质性质的不同。可分为两种：
N型半导体（电子型）：掺杂五价元素 P型半导体（空穴型）：掺杂三价元素
1．N型半导体 ❖ 在本征半导体中掺入少量的五价磷元素，使每一个五价元素
取代一个四价元素在晶体中的位置，可以形成N多型余半电导子体。
电子空穴对
五价磷
Si
Si
P+
Si
自由电子数多
于空穴数
2．P型半导体 ❖ 在本征半导体中掺入少量三价元素，可以形成P型半导体，常
用于掺杂的三价元素有硼、铝和铟。
空穴 三价硼
Ge
Ge
电子空穴对
B-
Ge
空穴数多于自 由电子数
总结
❖ 在N型半导体中，自由电子数大于空穴数， 自由电子----多数载流子(多子)。 空穴-----少数载流子(少子)。
❖ 3) 反向工作峰值电压URM
指管子运行时允许承受的最大反向电压。通常取反向击穿电压的二分之一至 三分之二。
3．二极管的近似特性和理想特性
由二极管的伏安特性曲线可见，由于二极管正向导通时电压变化很小， 而反向截止时，电流很小。对于所分析的电路来说，将它们忽略时， 产生的误差I很小。故通常可用理想二极管的特I性代替二极管的伏安特 性。
（二）本征半导体的结构
空穴
价电子
Si
Si
自由电子
共价键
由于热运动，具有足够能量的价
电子挣脱共价键的束缚而成为自
Si
Si
由电子
硅原子
自由电子的产生使共价键中 留有一个空位置，称为空穴
动态平衡
自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。
一定温度下,自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高,热运动加
剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对的浓度加大。
锗管为0.2～0.3V.
2．二极管的主要参数
❖ 1) 最大整流电流 IFM
指二极管长期工作时，允许通过的最大正向平均电流。当电流超过允许值时， 将由于PN结的过热，而使二极管损坏。
❖ 2) 反向饱和电流ISR
指在一定环境温度条件下，二极管承受反向工作电压、又没有反向击 穿时，其反向电流的值。它的值愈小，表明二极管的单向导电特性愈 好。温度对反向电流影响较大，经验值是，温度每升高10℃，反向电 流约增大一倍。使用时应加注意。