第一讲半导体器件基础优秀课件
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半导体器件基础课件(PPT-73页)精选全文完整版
有限，因此由它们形成的电流很小。
电子 技 术
注意:
1、空间电荷区中没有载流子。
2、空间电荷区中内电场阻碍P 区中的空穴、N 区中的电子（
都是多子）向对方运动（扩散 运动）。
所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡， 相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚 度固定不变。
电子 技 术
二、PN 结的单向导电性
电子 技 术
1. 1 半导体二极管的结构和类型
构成：实质上就是一个PN结
PN 结 + 引线 + 管壳 =
二极管(Diode)
+
PN
-
符号：P
N
阳极
阴极
分类：
按材料分 按结构分
硅二极管 锗二极管 点接触型 面接触型 平面型
电子 技 术
正极 引线
N 型锗片 负极 引线
外壳
触丝
点接触型
正极 负极 引线 引线
电子 技 术
半导体中存在两种载流子：自由电子和空穴。 自由电子在共价键以外的运动。 空穴在共价键以内的运动。
结论：
1. 本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少。 2. 半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电。 3. 本征半导体导电能力弱，并与温度有关。
电子 技 术
2、杂质半导体
+4
一、N 型半导体
电子 技 术
三、课程特点和学习方法
本课程是研究模拟电路（Analog Circuit）及其 应用的课程。模拟电路是产生和处理模拟信号的电路。 数字电路(Digital Circuit)的知识学习由数字电子技 术课程完成。
本课程有着下列与其他课程不同的特点和分析方 法。
电子 技 术
第1章 半导体器件-PPT课件
V
V
a )
b )
jiaocaiwang
1．2半导体三极管
二、三极管的电流放大作用
三极管实现电流放大作 用的外部条件：发射结 正向偏置, 集电结反向 偏置。 NPN管必须满足： UC＞UB＞UE， 而PNP管必须满足： UC＜UB＜UE。
IB V R + U
BB b
IC
R + IE
c
U -
CC
-
a)
空穴 (少 子 )
内电场
IR
+
A
外电场
U
b)
jiaocaiwang
1．1半导体二极管
三、半导体二极管——结构、符号和类型
jiaocaiwang
1．1 半导体二极管
三、半导体二极管——伏安特性
iV / m A
正向特性：硅管的死 区电压0.5 V，导通压 降0.6～0.7 V，而锗管 为0.1 V和0.2～0.3 V 反向特性：饱和电流Is 反向击穿特性：UBR 温度特性：温度升高 时二极管正向特性曲 线向左移动，反向特 性曲线向下移动。
I/ m A
U
Z
U
B
U
U
A
Z
O
I A ( I Z m in ) IZ IZ IB (IZ m a x) U / V
V
A
B
jiaocaiwang
1．1 半导体二极管
四、特殊二极管——光电二极管、发光二极管
光电二极管正向电阻为几千欧，反向电阻为无穷大，工作在反偏 状态，主要用于需要光电转换的自动探测、控制装置以及光导纤 维通讯系统中作为接收器件等。符号如下： 发光二极管工作在正向偏置状态，导通时能发光，是一种把电能 转换成光能的半导体器件。常用作设备的电源指示灯、音响设备、 数控装置中的显示器。符号如下：
第一章 半导体器件基础-PPT精品文档
按照功率可分为小功率二极管和大功率二极管；
按照材料又可以分为硅二极管和锗二极管
_ _ _
_ _ _
_ _ _ _ _ _
+ + + + + +
+ + +
+ + +
PN结P端接高电位，N端 接低电位，称PN结外加正向 电压，又称PN结正向偏置， 简称为正偏，如图所示
结论：
PN结外加正向电压（正偏）时处于导通状态，外加反向电 压（反偏）时处于截止状态
四、PN结
4.PN结的用途 • 整流半导体器件 • 可变电容 • 稳压器件
一、引言
用一个PN结制成的半导体器件叫做二极管 接在二极管P区的引出线称二极管的阳极，接在N区的 引出线称二极管的阴极。
阳极 阴极 阳极
P
N
阴极
（a） 结构示意图
（b）电路符号
一、引言
二极管有许多类型。 从工艺上分，有点接 触型和面接触型
二、各类二极管及命名
1.分类 按封装形式可封为玻璃封装的、塑料封装的和 金属封装二极管；
二、本征半导体
2.本征激发
结论：
①半导体中存在两种载流子，一种是带负电的自由电 子， 另一种是带正电的空穴，它们都可以运载电荷 形成电流。 ②本征半导体中，自由电子和空穴相伴产生，数目相 同。 ③一定温度下，本征半导体中电子空穴对的产生与复 合相对平衡，电子空穴对的数目相对稳定。 ④温度升高，激发的电子空穴对数目增加，半导体的 导电能力增强。
三、杂质半导体
在本征半导体掺入微量的其它适当元素后形成的半 导体叫做杂质半导体。掺入杂质后的半导体，导电性能 大大的增强。根据掺入杂质的不同分为两种：掺入五价
半导体器件基础要点课件
变。
05 半导体器件应用与展望
半导体器件在电子设备中的应用
集成电路
01
半导体器件是集成电路的基础组成部分，用于实现各种逻辑功
能和电路控制。
数字逻辑门
02
半导体器件可以构成各种数字逻辑门，如与门、或门、非门等
，用于实现数字信号的处理和运算。
微处理器和存储器
03
微处理器和存储器是半导体器件的重要应用领域，用于实现计
详细描述
半导体器件可以分为分立器件和集成电路两大类。分立器件 包括二极管、晶体管等，它们主要用于信号放大、转换和控 制。集成电路是将多个器件集成到一个芯片上，实现更复杂 的功能，如运算、存储和处理等。
半导体器件的发展历程
总结词
半导体器件的发展经历了三个阶段，即晶体管的发明、集成电路的诞生和微电子技术的 飞速发展。
包括热导率、热膨胀系数等参数，影 响半导体的散热性能和可靠性。
光学性能
包括能带隙、光吸收系数、光电导率 等参数，影响半导体的光电转换性能 。
03 半导体器件工作原理
PN结的形成与特性
PN结的形成
在半导体中，通过掺杂形成P型和N型半导体，当P型和N型半导体接触时，由 于多数载流子的扩散作用，在接触面形成一个阻挡层，即PN结。
硅基MEMS器件的特点与优势
高度集成
硅基MEMS器件可以在微米尺 度上实现复杂的功能，具有极
高的集成度。
长寿命
硅基材料具有优异的机械性能 和化学稳定性，使得硅基 MEMS器件具有较长的使用寿 命。
低功耗
硅基MEMS器件的功耗较低， 适用于对能源效率要求较高的 应用场景。
可靠性高
硅基MEMS器件的结构简单， 可靠性高，不易出现故障。
05 半导体器件应用与展望
半导体器件在电子设备中的应用
集成电路
01
半导体器件是集成电路的基础组成部分，用于实现各种逻辑功
能和电路控制。
数字逻辑门
02
半导体器件可以构成各种数字逻辑门，如与门、或门、非门等
，用于实现数字信号的处理和运算。
微处理器和存储器
03
微处理器和存储器是半导体器件的重要应用领域，用于实现计
详细描述
半导体器件可以分为分立器件和集成电路两大类。分立器件 包括二极管、晶体管等，它们主要用于信号放大、转换和控 制。集成电路是将多个器件集成到一个芯片上，实现更复杂 的功能，如运算、存储和处理等。
半导体器件的发展历程
总结词
半导体器件的发展经历了三个阶段，即晶体管的发明、集成电路的诞生和微电子技术的 飞速发展。
包括热导率、热膨胀系数等参数，影 响半导体的散热性能和可靠性。
光学性能
包括能带隙、光吸收系数、光电导率 等参数，影响半导体的光电转换性能 。
03 半导体器件工作原理
PN结的形成与特性
PN结的形成
在半导体中，通过掺杂形成P型和N型半导体，当P型和N型半导体接触时，由 于多数载流子的扩散作用，在接触面形成一个阻挡层，即PN结。
硅基MEMS器件的特点与优势
高度集成
硅基MEMS器件可以在微米尺 度上实现复杂的功能，具有极
高的集成度。
长寿命
硅基材料具有优异的机械性能 和化学稳定性，使得硅基 MEMS器件具有较长的使用寿 命。
低功耗
硅基MEMS器件的功耗较低， 适用于对能源效率要求较高的 应用场景。
可靠性高
硅基MEMS器件的结构简单， 可靠性高，不易出现故障。
半导体器件基础 第1章(第二版)PPT课件
电 子的浓度是一定的，反向电流在一定
的电压范围内不随外界电压的变化而
子 变化，这时的电流称为反向饱和电流，第
技 以IR(sat) 表示。
一
术 章
基
础
电
少数载流子的浓度很小，由
子 此而引起的反向饱和电流也很小， 技 但温度的影响很大。表1.2.1是硅 第
管的反向电流随温度的变化情况 一
术 章
基
础
三、PN结的伏安特性
一
术 温度每升高8℃，硅的载流子浓度增加一倍。
章
基
+4
+4
+4
+4
+4
+4 自
由
础
+4
+4
+4
+4
+4
+4 电
子
空穴
+4
+4
+4
+4
+4
+4
1.1.3 杂质半导体的导电特性
电
掺杂后的半导体称为杂质半导体，
子 杂质半导体按掺杂的种类不同，可分为N 第
技 型（电子型）半导体和P型（空穴型）半
一
术 导体两种。
1.2.1 PN结的形成
电
当P型半导体和N型半
子 导体相互“接触”后，在
它们的交界面附近便出现
第
技 了电子和空穴的扩散运动。
一
术 N区界面附近的多子电子将 基 向P区扩散，并与P区的空
同样，P区界面形章 成一个带负电的薄电
础穴复合，N区界面附近剩下 荷层。于是在两种半 了不能移动的施主正离子， 导体交界面附近便形
成了一个空间电荷区，
《半导体器件基础》课件
《半导体器件基础》PPT 课件
这个PPT课件将带你深入了解半导体器件基础知识，从定义和分类开始，逐步 介绍固体物理基础、材料特性及应用等内容。
第一章 概述
半导体器件的定义和分类
从理解半导体器件的概念和分类开始，打下良好的基础。
固体物理基础
了解固体物理基础和半导体的结构特性，为后续内容打下坚实的基础。
介绍在半导体器件制造过程中使用的工艺辅助设备和材料。
第八章 半导体器件测试与可靠性
半导体器件生产过程中的测试
讨论半导体器件生产过程中的测试方法和步骤，确保 产品质量。
半导体器件的可靠性分析方法
介绍半导体器件的可靠性分析方法，以提高产品可靠 性和寿命。
结语
1 半导体器件的未来发展趋势
2 学习资源和参考文献
CMOS电路的设计原理 和技巧
讲解CMOS电路设计的原理和技巧， 探索其优势和应用范围。
第五章 光电子器件
光电二极管和光电晶体管
了解光电二极管和光电晶体管的原理和结构，以及其在光电子学中的应用。
光电耦合器件和光电器件应用
探索光电耦合器件和其他光电器件的特性和应用领域。
第六章 集成电路和MEMS器件
展望半导体器件领域的未来，包括新技术和应用。
提供学习资源和参考文献，以便进一步学习和探 索。
2
稳压二极管
介绍稳压二极管及其在电路中的应用，以及其工作原理。
3
功率晶体管
理解功率晶体管的工作原理和应用，探讨其在电路中的功能。
第四章 MOS场效应管
基础概念和原理
深入了解MOS场效应管的基本概 念、工作原理和操作特性。
MOSFET的模型和特性
介绍MOSFET的模型和特性，包括 负载线和阈值电压等。各种应用中的表现。
这个PPT课件将带你深入了解半导体器件基础知识，从定义和分类开始，逐步 介绍固体物理基础、材料特性及应用等内容。
第一章 概述
半导体器件的定义和分类
从理解半导体器件的概念和分类开始，打下良好的基础。
固体物理基础
了解固体物理基础和半导体的结构特性，为后续内容打下坚实的基础。
介绍在半导体器件制造过程中使用的工艺辅助设备和材料。
第八章 半导体器件测试与可靠性
半导体器件生产过程中的测试
讨论半导体器件生产过程中的测试方法和步骤，确保 产品质量。
半导体器件的可靠性分析方法
介绍半导体器件的可靠性分析方法，以提高产品可靠 性和寿命。
结语
1 半导体器件的未来发展趋势
2 学习资源和参考文献
CMOS电路的设计原理 和技巧
讲解CMOS电路设计的原理和技巧， 探索其优势和应用范围。
第五章 光电子器件
光电二极管和光电晶体管
了解光电二极管和光电晶体管的原理和结构，以及其在光电子学中的应用。
光电耦合器件和光电器件应用
探索光电耦合器件和其他光电器件的特性和应用领域。
第六章 集成电路和MEMS器件
展望半导体器件领域的未来，包括新技术和应用。
提供学习资源和参考文献，以便进一步学习和探 索。
2
稳压二极管
介绍稳压二极管及其在电路中的应用，以及其工作原理。
3
功率晶体管
理解功率晶体管的工作原理和应用，探讨其在电路中的功能。
第四章 MOS场效应管
基础概念和原理
深入了解MOS场效应管的基本概 念、工作原理和操作特性。
MOSFET的模型和特性
介绍MOSFET的模型和特性，包括 负载线和阈值电压等。各种应用中的表现。
第1章半导体器件基础
E = 200 lx
符号 2. 主要参数
E = 400 lx
特性
工作条件： 反向偏置
u
电学参数： 暗电流，光电流，最高工作范围
光学参数：
光谱范围，灵敏度，峰值波长
实物照片
模电拟 电子子 技技术 术
1.2.6 二极管应用举例
例1：已知ui是幅值为10V的正弦信号，试画出ui和uo 的波形。设二极管正向导通电压可忽略不计。
模电拟 电子子 技技术 术
例二：在图示稳压管稳压电路中，已知稳压管的稳定电压 UZ=6V，最小稳定电流Izmin=5mA，最大稳定电流Izmax=25mA； 负载电阻RL=600Ω。求解限流电阻R的取值范围。
分析：
由KCL I R I DZ I L
I DZ
UI
UZ R
UZ RL
而 5mA IDZ 25mA
(击穿电压 < 4 V，负温度系数)
雪崩击穿：反向电场使电子加速，动能增大，当反向电压增加到较
大数值时，耗尽层的电场使少子加快漂移速度，从而与 共价键中的价电子相碰撞，把价电了撞出共价键，产生 电子-空穴对。新产生的电子与空穴被电场加速后又撞 出其它价电子，载流子雪崩式地倍增，致使电流急剧增 加，这种击穿称为雪崩击穿。 (击穿电压 > 7V，正温度系数)
模电拟 电子子 技技术 术
二、PN 结的单向导电性 1. 外加正向电压(正向偏置)— forward bias
IF P 区
外电场
N区 内电场
扩散运动加强形成正向电流 IF
外电场使多子向 PN 结移动, 中和部分离子使空间电荷区变窄。
限流电阻
模电拟 电子子 技技术 术
2. 外加反向电压(反向偏置) — reverse bias
第1讲半导体器件PPT课件
第1章 基本电压放大电路
1.1PN结 1.2 晶体二极管 1.3 特殊二极管 1.4 晶体三极管 1.5基本放大电路 1.6微变等效电路法 1.7多级放大器及频率特性 1.8光电耦合器 1.9场效应晶体管放大电路 1.10VMOS管介绍
1
概述
1
点击输入简要文字内容，文字内容需概括精炼，不用多余 的文字修饰，言简意赅的说明分项内容……
N型半导 内电场E 体
－－－－ － － －－－－ － －
+ +++++ + +++++
－－－－ － － + + + + + +
－－－－ － － + + + + + +
空间电荷区
扩散运动
13
PN结处载流子的运动
漂移运动
P型半导 体
N型半导 内电场E 体
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
2
点击输入简要文字内容，文字内容需概括精炼，不用多余 的文字修饰，言简意赅的说明分项内容……
3
点击输入简要文字内容，文字内容需概括精炼，不用多余 的文字修饰，言简意赅的说明分项内容……
2
1.1PN结
在自然界中存在着许多不同的物质，根据其导电性能的 不同大体可分为导体、 绝缘体和半导体三大类。通常将 很容易导电、 电阻率小于10-4Ω·cm的物质，称为导体， 例如铜、铝、银等金属材料; 将很难导电、电阻率大于 1010Ω·cm的物质，称为绝缘体， 例如塑料、橡胶、陶瓷 等材料; 将导电能力介于导体和绝缘体之间、电阻率在103~109Ω·cm范围内的物质，称为半导体。常用的半导体材 料是硅（Si)和锗(Ge)。
1.1PN结 1.2 晶体二极管 1.3 特殊二极管 1.4 晶体三极管 1.5基本放大电路 1.6微变等效电路法 1.7多级放大器及频率特性 1.8光电耦合器 1.9场效应晶体管放大电路 1.10VMOS管介绍
1
概述
1
点击输入简要文字内容，文字内容需概括精炼，不用多余 的文字修饰，言简意赅的说明分项内容……
N型半导 内电场E 体
－－－－ － － －－－－ － －
+ +++++ + +++++
－－－－ － － + + + + + +
－－－－ － － + + + + + +
空间电荷区
扩散运动
13
PN结处载流子的运动
漂移运动
P型半导 体
N型半导 内电场E 体
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
2
点击输入简要文字内容，文字内容需概括精炼，不用多余 的文字修饰，言简意赅的说明分项内容……
3
点击输入简要文字内容，文字内容需概括精炼，不用多余 的文字修饰，言简意赅的说明分项内容……
2
1.1PN结
在自然界中存在着许多不同的物质，根据其导电性能的 不同大体可分为导体、 绝缘体和半导体三大类。通常将 很容易导电、 电阻率小于10-4Ω·cm的物质，称为导体， 例如铜、铝、银等金属材料; 将很难导电、电阻率大于 1010Ω·cm的物质，称为绝缘体， 例如塑料、橡胶、陶瓷 等材料; 将导电能力介于导体和绝缘体之间、电阻率在103~109Ω·cm范围内的物质，称为半导体。常用的半导体材 料是硅（Si)和锗(Ge)。
《半导体器件基础》课件
计算机的CPU、内存等核心硬件都离不开半导体器件，如晶体管、电容
、电阻等。
03
消费电子中的半导体器件
手机、电视、音响等消费电子产品中，半导体器件广泛应用于信号处理
、显示控制等方面。
光电器件在通信与显示领域的应用
光纤通信中的光电器件
光纤通信系统中的光电器件，如激光器、光电探测器等，用 于实现高速、大容量的信息传输。
成。
工作原理ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
02
通过改变栅极电压来控制源极和漏极之间的电流。
特性
03
具有低噪声、高速、低功耗等优点，常用于高频率信号处理。
04
半导体器件的工作原理
半导体的能带模型
原子能级与能带
描述原子中的电子能级如何形成连续的能带结构。
价带与导带
解释半导体的主要能带特征，包括价带和导带的定义与特性。
禁带宽度
讨论禁带宽度对半导体性质的影响，以及如何利用禁带宽度进行电 子跃迁。
半导体器件的交流参数
阐述半导体器件的交流参数，如频率响应、噪 声系数等。
半导体器件的可靠性参数
介绍半导体器件的可靠性参数，如寿命、稳定性等。
05
半导体器件的应用
电子设备中的半导体器件
01
集成电路中的半导体器件
集成电路是现代电子设备的基础，其中的晶体管、二极管等半导体器件
起着关键作用。
02
计算机硬件中的半导体器件
ABCD
通过掺入不同元素，可以 调控半导体的导电类型（ N型或P型）和导电性能 。
在实际应用中，通常将硅 或锗基体材料进行掺杂， 以实现所需的导电性能。
宽禁带半导体材料
宽禁带半导体的特点是其具有高热导率、高击 穿场强和高电子饱和速度等优异性能。
第1讲-半导体基本器件PPT课件
N
.
11
1.1.3 PN结
PN 结中载流子的运动:
P
1. 扩散运动 电子和空穴 浓度差形成多数 载流子的扩散运 动。
2. 扩散运动
P
形成空间电荷区
—— PN 结，耗 尽层。
.
耗尽层 空间电荷 区
N N
12
1.1.3 PN结
3. 空间电荷区产生内电场
空间电荷区正负离子之间产生电位差，形成内电场，
阻止多子的扩散 —— 阻挡层。
• 1、理想型（电源电压很高时） • 2、恒压降模型（简单，较准确） • 3、折线型（更真实一些）
.
19
1.2.2 二极管电路：（简化模型）
• 例1： E=5V，R=5KΩ， 分别用3种模型求：I=？
I=5V/5KΩ=1mA
(理想型)
I=（5-0.7）/5KΩ=0.86mA
（恒压降型）
I=（5-0.7）/（5K+0.2K)=0.83mA （折线型）
4. 载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升
高，基本按指数规律增加。
.
5
1.1.2 杂质半导体
杂质半导体有两种
N 型半导体 P 型半导体
1. N 型半导体(Negative)
在硅或锗的晶体中掺入少量的5价杂质元素，如 磷、锑、砷等，即构成N型半导体(或称电子型半导 体)。
常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。
.
7
1.1.2 杂质半导体
1. N 型半导体(Negative)
+4
+4
+4
自由电子
+4
+45
+4
施主原子
+4
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2021/3/7
3
本征半导体及其特性
❖ 导 体 (Conductor)
电导率 ＞105 铝、金、钨、铜等金属，镍铬等合金。
❖ 半导体 (Semiconductor)
电导率 10-9~ 102 硅、锗、砷化镓、磷化铟、碳化镓、重掺杂多晶硅
❖ 绝缘体 (Insulator)
电导率10-22 ~10-14
空 穴 数 = 自由电子数 + 受主杂质数
2021/3/7
18
杂质半导体的载流子浓度
❖ 杂质半导体多子浓度
由搀杂浓度决定（是固定的） 几乎与温度无关
❖ 杂质半导体少子浓度
主要由本征激发决定的 对温度变化敏感
❖ 杂质半导体就整体来说还是呈电中性的
2021/3/7
19
半导体中的电流
漂移电流(Drift Current)
二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅等
2021/3/7
4
2、半导体性能
❖ 半导体三大特性
搀杂特性 热敏特性 光敏特性
❖ 本征半导体
晶格完整（金刚石结构） 纯净（无杂质）的半导体
2021/3/7
5
1、硅、锗原子的简化模型
半导体元素：均为四价元素
Ge
Si
+4
2021/3/7
6
半导体结构的描述
❖ 两种理论体系
❖ N型半导体：电子型半导体 多子(Majority)：自由电子(Free Electron)
少子(Minority)：空 穴(Hole)
自由电子数= 空 穴 数 + 施主杂质数
2021/3/7
15
2、 P型半导体
❖ 受主杂质(Acceptor impurities) ：
掺入三价元素，如硼(B)、铝(Al)、铟(In)。
❖ 有温度环境就有载流子。 ❖ 绝对零度（-2730C）时晶体中无自由电子。
2021/3/7
9
热激发（本征激发）
❖ 本征激发 和温度有关 ❖ 会成对产生电子空穴对
--- 自由电子(Free Electron) --- 空 穴(Hole)
❖ 两种载流子（带电粒子）是半导体的重 要概念。
2021/3/7
（场致激发）
（2）雪崩击穿 （碰撞激发）
反向击穿 电压UBR
死区电压 硅管0.4V 锗管0.1V
2021/3/7
N
导通电压: 硅管0.7V 锗管0.3V
U
开启电压: 硅管0.6V 锗管0.2V
共价键 结构 能级能带 结构
2021/3/7
7
共价键结构（平面图）
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
共价键有很强的结合 力，使原子规则排列， 形成晶体
+4
+4
+4
价电子
+4
+4
+4
自由 电子
空穴
+4
+4
+4
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半导体中的载流子
❖ 载流子(Carrier) 指半导体结构中获得运动能 量的带电粒子。
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扩散运动
扩散的结果是使空间电
荷区逐渐加宽，空间电
荷区越宽。
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说明：
（1）空间电荷区（耗尽层、势垒区、高阻区）内 几乎没有载流子，其厚度约为0.5μｍ
（2）内电场的大小 硅半导体： Vd 0.6 ~ 0.8V 锗半导体： Vd 0.2 ~ 0.4V
（3）当两边的掺杂浓度相等时，PN结是对称的 当两边的掺杂浓度不等时，PN结不对称
❖ 施主杂质(Donor impurities) ：
掺入五价元素，如磷(P)、砷(As)、锑(Sb)。
❖ 正离子状态：
失去多余电子后束缚在晶格内不能移动。
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图示： N型半导体结构示意图
+4
+4
+4
自由 电子
+4
++54
+4
五价 原子
+4
+4
+4
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1、 N型半导体
（4）从宏观上看，自由状态下，PN结中无电流
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1、PN 结正向偏置——P 区加正、N 区加负电压
变薄
－－ ++
+
－－ ++
P －－ ++
N
－正向电－流 + +
内电场被削弱，多子 的扩散加强，能外够电形场 成较大的扩散电流。
R
内电场
E
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_正 向 导 通
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2、PN 结反向偏置——P 区加负、N 区加正电压
是由电场力引起的载流子定向运动 由载流子浓度、迁移速度、外加电场强度等决定
扩散电流(Diffusion Current)
是由载流子浓度不均匀（浓度梯度）造成的 扩散电流与浓度本身无关
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§1.2 PN结及其特性
❖ PN结是构成半导体器件的 核心结构。
❖ PN结是指使用半导体工艺使N型和P型半导体 结合处所形成的 特殊结构。
第一讲半导体器件 基础
参考书目
❖ 《模拟电子技术基础》，董诗白等， 高等教育出版社，面向21世纪课程教材
❖ 《电子技术基础》,康华光,高教出版社 ❖ 《电子线路基础》,高文焕,高教出版社
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主要内容
❖ 1.1 半导体及其特性 ❖ 1.2 PN结及其特性 ❖ 1.3 半导体二极管 ❖ 1.4 半导体三极管及其工作原理 ❖ 1.5 三极管的共射特性曲线及主要参数
❖ 负离子状态：
易接受其它自由电子
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图示： P型半导体结构示意图
空穴
+4
+4
+4
空位
+4
+43
+4
三价 原子
+4
+4
+4
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P型半导体
P型半导体：空穴型半导体
多子(Majority) ：空 穴(Hole) 少子(Minority ：自由电子(Free Electron)
❖ PN结是半导体器件的 心脏。
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PN结的形成
P型半导体
内电场越强，就使漂移
漂移运动
运动越强，而漂移使空 间电荷区变薄。
内电场E N型半导体
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
势垒区， 也称耗尽层。
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本征激发与复合
本征激发
合二为一 一分为二
复合
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杂质半导体
(Impurity Semiconductor ) ❖ 杂质半导体：
在纯净半导体中掺入杂质 所形成。
❖ 杂质半导体分两大类：
N型 (N type)半导体 P型 (P type)半导体
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1、N型半导体
变厚
－－ － + + +
_
－－ － + + +
P －－ － + + + N
内电场被加－强，－多子－的 + + +
扩散受抑制。少子的漂
移加强，但少子数量有 内电场
限，只能形成较小的反
向电流。 R
外电场
E
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+反 向 截 止
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三、半导体二极管 P
❖ 伏安曲线
❖ 两种击穿：
I
（1）齐纳击穿