半导体器件基础

+4
本图征2半-2导共体价原键 子平结面构结示构意示图意图
模拟电子技术基础 半导体器件基础
热激发、空穴与自由电子 自由电子 光照
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
图2-3 本征半导体中的自由电子和空穴的形成
共价键失去电子后留下的空位称为空穴，显然具有空穴的原 子带正电。本征半导体产生热激发时，电子和空穴成对出现。
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2.1 半导体基础与PN结
2.1.1 半导体基础及其特性
模拟电子技术基础
热敏性：对温度敏 感，如热敏电阻
半导体器件基础
半导体 的特性
光敏性：对光照敏感， 如光电管、光敏电阻、 光电池
杂敏性：对杂 质敏感，如半 导体器件
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2.1.2 本征半导体
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2.2 半导体二极管
2.2.1 二极管的结构、类型及符号
将一个PN结封装起来，引出两个电极，就构成半导体二极 管，也称晶体二极管。
整流二极管
发光二极管
稳压二极管
开关二极管
模拟电子技术基础 NP
二极管符号
半导体器件基础
普通二极管
整流二极管
大功率整流二极管 几种二极管外形示意图
少子 空间电荷区 多子 少子
P型半导体 内电场 N 型半导体
c.漂移运动
内电场空的穴形成
自由电子
在内电场的作用下向，P区的少图 子（2-8电P子N）结的 向形N区成 漂移， N区的少子（空穴）向P区漂移，形成漂移电流。当扩散运动 和漂移运动达到动态平衡时，就形成了稳定的空间电荷区--PN结。
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反向饱 和电流
缘移开，使空间电荷区变
宽，这有利于少子的形成 反向电流，此时PN结反向 截止，呈高阻态。
内电场方向
R
外电场方向
U
IR
图 2P-N10结P外N结加加反反向向电电压压
总结：PN结外加正向电压时，PN结电阻很小，正向电 流很大，PN结正向导通，电流方向从P型区流向N型区；PN结 外加反向电压时，PN结电阻很大，反向电流很小，近似为零， PN结反向截止。PN结的这种特性称为单向导电性。
N 型硅 阴极引线 NN型型硅硅
(a)
底座 (b阴) 极阴引极线引线
(c) 阴极阴引极线引线
(a)
(a)
图 2-12 半导面体接二触(极b)型管(b)的结构示意图
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平面(c) (型c)
(a) 点接触型图图2-122-1半2(b导半) 体导面二体接极二触管极型的管结的构结示构(c意)示平图意面图型 (a)(a点) 接点触接型触型 (b)(b面) 接面触接型触型 (c)(c平) 面平型面型
2 PN结的单向导电性
a．PN结外加正向电压:P区接电源的正极，N区接电源的负极
P型半导体
PN结
N型半导体
扩散运动>漂移运动，形 成较大的扩散电流，其 方向是由P区流向N区， PN结变窄。随着外加电 压的增大正向电流也增 大，PN结的正向导通。
内电场方向
R
外电场方向
IF
U
图P2N-9结P外N加结加正正向向电电压压
正向电流包括两部分：空穴电流和自由电子电流。虽然两种 不同极性的电荷运动方向相反，但所形成的电流方向是一致的
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b.PN结外加反向电压: P区接电源的负极、N区接电源的正极
漂移运动>扩散运动，外电 场使得P区的空穴和N区的 自由电子从空间电荷区边
P型半导体
PN 结
N型半导体
具有晶体结构的纯净半导体称为本征半导体。晶体通常 具有规则的几何形状，在空间中按点阵(晶格)排列。
SSii 硅硅 硅（SSSiii）
GGee 锗（锗GGe）e
++44
简简化化画画法法 本征半导体原子的空间排列
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+4
+4
+4
价电子
共价键
+4
+4
+4
硅或锗的 原子核
+4
+4
a.扩散运动
多子
少子
多子
少子
由于浓度的差异
形成的载流子运动称 为扩散运动。扩散运 动是多子的运动。
硼负离子
P型半导体
N 型半导体
空穴
自由电子
图 2-7 多数载流子的扩散运动
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b.内电场的形成 多子
多子扩散到交界面附近 时，自由电子和空穴复合， 留下不能移动的带电离子， 带正、负电的离子形成了空 间电荷区的内电场。
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铝金属小球
阳极引线
铝金属铝小小金球球属 外壳 P 触丝 N 型锗片
阳P极阳N引极结线引线 P PNN结结
阳极引线 阳极阳引极线引线
外壳 P 触丝外壳 P 触丝 N 型锗片 引线 引线
点接触型
N 型硅 N N型硅型硅
金锑金合合锑金金 金锑底合座金
底座 阴极引线
P 型Si硅O2 P 型硅 P型硅
2.1.3 N型半导体和P型半导体
1. N型半导体 在硅或锗的本征半导体中掺入微量的5价磷（P）元素，
则形成N型半导体。
+4
+4
+4
掺入
+4
+45
+4
+4
+4
+4
图2-4 本征半导体中空穴和自由电子的运动
模拟电子技术基础 半导体器件基础 2．P型半导体 素空称，穴为如则为空果形多穴在成数型硅P载半型或流导半锗子体导的，，体本自硼。征由原半电子导子也体为称中少为掺数受入载主微流杂量子质的，。3故价P硼型（半B导）体元也
+4
+4
+4
掺入
+3
填补
+4
+43
+4
+4
+4
+4
在掺入硼原子
的本征半导体中， 空穴数目远远大 于自由电子数目。
图2-4 本征半导体中空穴和自由电子的运动
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2.1.4 PN结及其单向导电性
1 .PN结的形成
利用特殊的制造工艺，在一块本征半导体（硅或锗） 上，一边掺杂成N型半导体，一边形成P型半导体，在扩散运 动和漂移运动的作用下，在两种半导体的交界面就会形成一 个厚度稳定的空间电荷区，这就是PN结。
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自由电子和空穴的复合、动态平衡
+4
+4
+4
填补
+4
+4
+4
+4
+4
+4
在本征半导体图中2-，4 本自征半由导电体子中空和穴空和穴自由总电是子的成运对动出现，同时又不 断复合，故在一定温度下，载流子的热激发和复合达到动态 平衡，载流子的数目维持在一定的数目。
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模拟电子技术基础 半导体的二极管型号说明：
半导体器件基础
举例
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2.2.2二极管的伏安特性及主要性能参数
1.二极管的伏安特性 a．正向特性
二极管的伏安特性
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