半导体元器件的基本知识
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UZ
IZ UZ
iZ /mA
O IZminuZ/V IZ IZmax
h
23
2.主要参数
1. 稳定电压 UZ 流过规定电流时稳压管两端的反向电压值。
2. 稳定电流 IZ 越大稳压效果越好，小于 Imin 时不稳压。
3. 最大工作电流 IZM 最大耗散功率 PZM P ZM = UZ IZM
4. 动态电阻 rZ几 几十 rZ = UZ / IZ
发射结
E 发射极
发射区：掺 杂浓度最高
h
26
二.电流分配和放大原理
1. 三极管放大的外部条件
发射结正偏、集电结反偏
从电位的角度看：
发射结正偏 集电结反偏
NPN VB>VE VC>VB
发射结正偏 集电结反偏
PNP
VB<VE VC<VB
C
N
B
P
RC
N RB
E EB
EC
h
27
2. 各电极电流关系及电流放大作用
多数载流子：自由电子 少数载流子：空穴
n>>p
h
8
2.P型半导体
在本征半导体中掺 入少量三价元素原子， 称为空穴型半导体或P 型半导体。
多数载流子：空穴 少数载流子：自由电子
p>>n
h
9
（三）PN结
将P型和N型半导体采用特殊工艺制造成半导体半导体内有一 物理界面，界面附近形成一个极薄的特殊区域，称为PN结。
越小稳压效果越好。
h
24
5.2 晶体管
一. 基本结构
NPN型
集电极
发射极
C NP N E
基极 B
符号： C IC
B NPN
IB E
IE
h
PNP型
集电极
发射极
PN P
C
E
基极
B
C B
IB E
IC
PNP
IE
25
结构特点：
集电区： 面积最大
集电结 基极 B
集电极 C
N P N
基区：最薄， 掺杂浓度最低
位）,N区接低电位（负电位）→正偏→正向电流 反向偏置（简称反偏）
PN结反偏：P区接低电位（负电位），N区接高电 位（正电位）。
h
12
PN结加正向电压的 情形
h
13
h
14
PN 结正向偏置
变薄
+ P
－+ －+ －+ －+
内电场被削弱，多子
的扩散加强能够形成
较大的扩散电流。
N
_
外电场
R
内电场
E
h
15
h
2
5.1 半导体二极管
一、半导体材料 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为 半Βιβλιοθήκη Baidu体。 主要材料是硅（Si）和锗（Ge）。 半导体具有某些特殊性质：如光敏、热敏及 掺杂特性。（导电能力）
h
3
1.1 半导体器件及其特性
二、半导体的类型
（一）本征半导体 完全纯净的半导体（纯度在99.999%）
（二）杂质半导体 在本征半导体中惨入其他的微量元素
P N
P 型支持衬底
集成电路中平面型
铝合金 小球
正极引线 PN 结
N型锗
金锑 合金
负极引线
底座
面接触型
阳极A
阴极K
二极管符号
h
18
h
19
四、二极管的伏安特性
iD /mA
0 U Uth iD = 0
U (BR) IS
反 向
反向特性 O
击
穿
正向特性
Uth uD /V
死区 电压
Uth = 0.5 V 0.2 V
U (BR) URM O
uD
1. IF — 最大整流电流(最大正向平均电流) 2. URM — 最高反向工作电压，为 U(BR) / 2 3. IRM — 反向电流(越小单向导电性越好) 4. fM — 最高工作频率(超过时单向导电性变差)
h
22
稳压二极管 1.符号和特性
符号 工作条件：反向击穿
特性
U Uth
(硅管) (锗管)
iD 急剧上升
正向压降硅管 (0.6 0.8) V
锗管(0.1 0.3) V
U(BR) U 0 U < U(BR)
iD = IS < 0.1 A(硅) 几十 A (锗) 反向电流急剧增大 (反向击穿)
h
20
第 1 章 半导体二极管
反向击穿类型：电击穿— PN 结未损坏，断电即恢复。
共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为 束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自 由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以 本征半导体的导电能力很弱。
h
7
(二)杂质半导体
在本征半导体中掺入微量的 杂质元素，成为杂质半导体。
1.N型半导体
在本征半导体中掺入少量 五价元素原子，称为电子型半 导体或N型半导体。
1.PN结的形成
漂移运动：载流子在电场作用下的定向运动。 扩散运动：由于浓度差引起的非平衡载流子 的运动。
h
10
PN结形成过程分解：
h
11
2. PN结的单向导电性
无外接电压的PN结→开路PN结，平衡状态PN结
PN结外加电压时 →外电路产生电流 正向偏置（简称正偏） PN结： PN结外加直流电压V：P区接高电位（正电
PN 结反向偏置
_ P
变厚
－+ －+ －+ －+
内电场被被加强，多 子的扩散受抑制。少 子漂移加强，但少子 数量有限，只能形成
较小的反向电流。+ N
内电场
外电场
R
E
h
16
三、二极管的构成及类型
1.构成 PN结+管壳+引线
h
17
2.类型
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
IB(mA) IC(mA) IE(mA)
0
<0.001 <0.001
0.02 0.70 0.72
0.04 0.06 0.08 0.10 1.50 2.30 3.10 3.95 1.54 2.36 3.18 4.05
温度 影响
–50
热击穿 — PN 结烧毁。
iD / mA 90C
60
20C
40
20 –25
0 0.4
uD / V
– 0.02
温度升高，正向特性向左移动，反向特性向下移动
T 升高时，由本征激发产生的少子浓度增加，导致 PN结内建电位差UB减小。
h
21
二极管的主要参数
第 1 章 半导体二极管
iD IF
第5章 半导体器件的基本知识
5.1 半导体二极管 5.2 晶体管 5.3 晶闸管
h
1
考试要求
1.了解半导体二极管单向导电性、伏安特性、 主要参数。
2.会用万用表判别二极管的管脚极性及好坏。 3.理解三极管的电流放大作用。 4.会用万用表判别三极管的管脚及管脚极性。 5.掌握共发射极放大电路的工作原理。 6.理解三极管开关电路的工作原理。
h
4
（一）本征半导体
结构特点
现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗， 它们的最外层电子（价电子）都是四个。
Ge
Si
h
5
+4表示 除去价电 子后的原
子
+4
+4
+4
+4
共价键共 用电子对
硅和锗的共价键结构
h
6
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。
+4
+4
+4
+4
共价键有很强的结合力，使原子规 则排列，形成晶体。
IZ UZ
iZ /mA
O IZminuZ/V IZ IZmax
h
23
2.主要参数
1. 稳定电压 UZ 流过规定电流时稳压管两端的反向电压值。
2. 稳定电流 IZ 越大稳压效果越好，小于 Imin 时不稳压。
3. 最大工作电流 IZM 最大耗散功率 PZM P ZM = UZ IZM
4. 动态电阻 rZ几 几十 rZ = UZ / IZ
发射结
E 发射极
发射区：掺 杂浓度最高
h
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二.电流分配和放大原理
1. 三极管放大的外部条件
发射结正偏、集电结反偏
从电位的角度看：
发射结正偏 集电结反偏
NPN VB>VE VC>VB
发射结正偏 集电结反偏
PNP
VB<VE VC<VB
C
N
B
P
RC
N RB
E EB
EC
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2. 各电极电流关系及电流放大作用
多数载流子：自由电子 少数载流子：空穴
n>>p
h
8
2.P型半导体
在本征半导体中掺 入少量三价元素原子， 称为空穴型半导体或P 型半导体。
多数载流子：空穴 少数载流子：自由电子
p>>n
h
9
（三）PN结
将P型和N型半导体采用特殊工艺制造成半导体半导体内有一 物理界面，界面附近形成一个极薄的特殊区域，称为PN结。
越小稳压效果越好。
h
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5.2 晶体管
一. 基本结构
NPN型
集电极
发射极
C NP N E
基极 B
符号： C IC
B NPN
IB E
IE
h
PNP型
集电极
发射极
PN P
C
E
基极
B
C B
IB E
IC
PNP
IE
25
结构特点：
集电区： 面积最大
集电结 基极 B
集电极 C
N P N
基区：最薄， 掺杂浓度最低
位）,N区接低电位（负电位）→正偏→正向电流 反向偏置（简称反偏）
PN结反偏：P区接低电位（负电位），N区接高电 位（正电位）。
h
12
PN结加正向电压的 情形
h
13
h
14
PN 结正向偏置
变薄
+ P
－+ －+ －+ －+
内电场被削弱，多子
的扩散加强能够形成
较大的扩散电流。
N
_
外电场
R
内电场
E
h
15
h
2
5.1 半导体二极管
一、半导体材料 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为 半Βιβλιοθήκη Baidu体。 主要材料是硅（Si）和锗（Ge）。 半导体具有某些特殊性质：如光敏、热敏及 掺杂特性。（导电能力）
h
3
1.1 半导体器件及其特性
二、半导体的类型
（一）本征半导体 完全纯净的半导体（纯度在99.999%）
（二）杂质半导体 在本征半导体中惨入其他的微量元素
P N
P 型支持衬底
集成电路中平面型
铝合金 小球
正极引线 PN 结
N型锗
金锑 合金
负极引线
底座
面接触型
阳极A
阴极K
二极管符号
h
18
h
19
四、二极管的伏安特性
iD /mA
0 U Uth iD = 0
U (BR) IS
反 向
反向特性 O
击
穿
正向特性
Uth uD /V
死区 电压
Uth = 0.5 V 0.2 V
U (BR) URM O
uD
1. IF — 最大整流电流(最大正向平均电流) 2. URM — 最高反向工作电压，为 U(BR) / 2 3. IRM — 反向电流(越小单向导电性越好) 4. fM — 最高工作频率(超过时单向导电性变差)
h
22
稳压二极管 1.符号和特性
符号 工作条件：反向击穿
特性
U Uth
(硅管) (锗管)
iD 急剧上升
正向压降硅管 (0.6 0.8) V
锗管(0.1 0.3) V
U(BR) U 0 U < U(BR)
iD = IS < 0.1 A(硅) 几十 A (锗) 反向电流急剧增大 (反向击穿)
h
20
第 1 章 半导体二极管
反向击穿类型：电击穿— PN 结未损坏，断电即恢复。
共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为 束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自 由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以 本征半导体的导电能力很弱。
h
7
(二)杂质半导体
在本征半导体中掺入微量的 杂质元素，成为杂质半导体。
1.N型半导体
在本征半导体中掺入少量 五价元素原子，称为电子型半 导体或N型半导体。
1.PN结的形成
漂移运动：载流子在电场作用下的定向运动。 扩散运动：由于浓度差引起的非平衡载流子 的运动。
h
10
PN结形成过程分解：
h
11
2. PN结的单向导电性
无外接电压的PN结→开路PN结，平衡状态PN结
PN结外加电压时 →外电路产生电流 正向偏置（简称正偏） PN结： PN结外加直流电压V：P区接高电位（正电
PN 结反向偏置
_ P
变厚
－+ －+ －+ －+
内电场被被加强，多 子的扩散受抑制。少 子漂移加强，但少子 数量有限，只能形成
较小的反向电流。+ N
内电场
外电场
R
E
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16
三、二极管的构成及类型
1.构成 PN结+管壳+引线
h
17
2.类型
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
IB(mA) IC(mA) IE(mA)
0
<0.001 <0.001
0.02 0.70 0.72
0.04 0.06 0.08 0.10 1.50 2.30 3.10 3.95 1.54 2.36 3.18 4.05
温度 影响
–50
热击穿 — PN 结烧毁。
iD / mA 90C
60
20C
40
20 –25
0 0.4
uD / V
– 0.02
温度升高，正向特性向左移动，反向特性向下移动
T 升高时，由本征激发产生的少子浓度增加，导致 PN结内建电位差UB减小。
h
21
二极管的主要参数
第 1 章 半导体二极管
iD IF
第5章 半导体器件的基本知识
5.1 半导体二极管 5.2 晶体管 5.3 晶闸管
h
1
考试要求
1.了解半导体二极管单向导电性、伏安特性、 主要参数。
2.会用万用表判别二极管的管脚极性及好坏。 3.理解三极管的电流放大作用。 4.会用万用表判别三极管的管脚及管脚极性。 5.掌握共发射极放大电路的工作原理。 6.理解三极管开关电路的工作原理。
h
4
（一）本征半导体
结构特点
现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗， 它们的最外层电子（价电子）都是四个。
Ge
Si
h
5
+4表示 除去价电 子后的原
子
+4
+4
+4
+4
共价键共 用电子对
硅和锗的共价键结构
h
6
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。
+4
+4
+4
+4
共价键有很强的结合力，使原子规 则排列，形成晶体。