基本半导体器件
半导体器件的基本知识
半导体器件的基本知识半导体器件的基本知识，真是个神奇的世界。
咱们常常提到“半导体”，脑海里浮现出那些小小的芯片，觉得它们离我们有点遥远。
其实，半导体就在我们身边，像个无形的助手，让生活变得更加便利。
一、半导体的基本概念1.1 半导体是什么？半导体，简单来说，就是一种介于导体和绝缘体之间的材料。
它们在某些条件下能导电，在其他情况下又不导电。
是不是听上去有点神秘？其实，最常见的半导体材料就是硅。
我们用的手机、电脑，里面的处理器，几乎都离不开硅的身影。
1.2 半导体的特性半导体有很多奇妙的特性，比如它的电导率。
温度变化、杂质掺入，都会影响它的导电性能。
说白了，半导体的电性就像人心一样，瞬息万变。
通过控制这些特性，工程师们可以设计出各种各样的电子器件。
二、半导体器件的类型2.1 二极管咱们来聊聊二极管。
这小家伙看似简单，却是半导体世界的基石。
二极管只允许电流朝一个方向流动。
它就像个单行道，确保电流不走回头路。
常见的应用就是整流器，把交流电转成直流电。
这在生活中非常重要，大家用的手机充电器，就离不开二极管的帮助。
2.2 晶体管接下来是晶体管。
晶体管的发明可谓是科技界的一场革命。
它不仅能放大电信号，还能用作开关，控制电流的流动。
晶体管的出现，让电子产品变得更小、更快。
你知道吗？现代计算机的核心，CPU，里面就有成千上万的晶体管在默默工作。
2.3 其他器件还有很多其他的半导体器件，比如场效应管、光电二极管等。
每种器件都有其独特的用途和应用领域。
它们一起构成了一个复杂而又和谐的生态系统。
可以说，半导体器件的多样性是现代科技发展的动力。
三、半导体的应用3.1 消费电子说到应用，咱们首先想到的就是消费电子。
手机、平板、电视，都是半导体的舞台。
随着科技的进步，半导体技术不断演变，产品功能越来越强大，性能越来越高。
可以说，半导体让我们的生活变得丰富多彩。
3.2 工业应用除了消费电子，半导体在工业中也大显身手。
自动化设备、传感器、控制系统，全都依赖于半导体技术的支持。
半导体基本器件
集电结反向偏置，基区中扩散到集电结附近的电子，在电场作用下漂移到集电区，形成集电极电流 IC 。
三极管电流的形成及分配 电流的分配关系 发射区电子在基区每复合一个，就要向集电区供给β个电子，这是三极管内固定不变的电流分配原则。 β称为电流放大系数， β值通常在20～200之间
（与自由电子的运动不同）
*
结论：
本征半导体中有两种载流子：
①带负电荷的自由电子②带正电荷的空穴 热激发产生的自由电子和空穴是成对出现的，电子和空穴又可能重新结合而成对消失，称为“复合”。在一定温度下自由电子和空穴维持一定的浓度。
*
N型和P型半导体 (1)N型半导体
在硅晶体中掺入五价元素磷,磷原子的五个价电子有四个…多出的一个电子不受共价键的束缚,室温下很
截止条件： uBE <Uon(0.5V) 特点： IB=0， IC≈0 c ~ e 之间相当于断开的开关。
截止和饱和两个状态通称为开关状态。
2.2.2 三极管的主要参数及应用 Ib Ic 共发射极电流放大系数 = 20-200
空 穴 自由电子
少数载流子是热激发而产生的，其数量的多少决定于温度。
3.PN结的形成
预备知识:
半导体中载流子有扩散运动和漂移运动两种运动方式。载流子在电场作用下的定向运动称为漂移运动.在半导体中，如果载流子浓度分布不均匀，因为浓度差，载流子将会从浓度高的区域向浓度低的区域运动，这种运动称为扩散运动。 将一块半导体的一侧掺杂成P型半导体，另一侧掺杂成N型半导体，在两种半导体的交界面处将形成一个特殊的薄层
2.2.1 三极管的特性曲线
半导体器件的基本知识
半导体器件的基本知识半导体器件的基本知识真是个引人入胜的话题。
它们无处不在，影响着我们生活的每一个角落。
想象一下，你的手机、电脑、甚至是冰箱，背后都藏着这些小小的奇迹。
半导体其实是一种介于导体和绝缘体之间的材料。
它们能在特定条件下导电，这种特性让它们成为现代电子设备的核心。
半导体的应用可谓是无所不在。
从最早的真空管到如今的晶体管，技术发展日新月异。
晶体管是半导体的英雄，推动了计算机和通讯技术的飞速发展。
简单来说，它们就像开关，能够控制电流的流动。
想象一下，没有这些小小的开关，我们的生活会变成什么样子？估计连个短信都发不出去。
接着，我们得聊聊二极管。
二极管是半导体的另一位明星，主要作用是让电流只往一个方向流动。
这种特性在整流和信号处理上至关重要。
比如，你的手机充电器就离不开二极管的帮助。
想象一下，如果电流乱七八糟地流动，那手机估计早就炸了。
然后，还有更复杂的半导体器件，如集成电路。
集成电路把成千上万的晶体管、二极管和其他元件集成在一起，极大地缩小了设备的体积，提升了性能。
可以说，集成电路是现代电子产品的“心脏”。
随着科技的发展，集成电路的技术不断进步，摩尔定律也让我们看到未来的无限可能。
接下来说说半导体材料本身。
硅是最常见的半导体材料。
它不仅价格便宜，而且容易获得。
随着研究的深入，砷化镓等其他材料也逐渐崭露头角。
砷化镓在高频、高功率设备中表现优异，特别是在通讯技术中大放异彩。
其实，半导体器件的工作原理也非常有趣。
电子和空穴的运动就是它们的核心。
简单来说，电子是带负电的，而空穴则像是带正电的“洞”。
这两者的相互作用构成了电流的基础。
在某种程度上，它们的结合就像是一场舞蹈，电子不断地跳动，而空穴则在一旁默默等待。
有趣的是，半导体器件的性能受温度影响很大。
高温会导致材料的导电性变化，甚至可能导致器件失效。
因此，良好的散热设计对于电子设备至关重要。
想想看，电脑过热时卡顿，那绝对是让人抓狂的事。
在实际应用中，半导体器件还涉及到许多前沿技术。
基本半导体 1200v mosfet
基本半导体 1200v mosfet
基本半导体 1200v MOSFET是一种重要的功率半导体器件，具
有高电压、大电流、高频、快速开关等特点，广泛应用于电力电子、通信、汽车电子等领域。
首先，基本半导体 1200v MOSFET具有较高的工作电压，能够
承受较大的电压和电流的冲击，适用于需要高电压、大电流的场合。
其次，该器件具有较高的开关速度，能够快速地导通和截止，降低
了开关损耗，提高了系统的效率。
此外，基本半导体 1200v MOSFET
还具有较低的输入电容和输出电阻，使得系统更加紧凑和高效。
在实际应用中，基本半导体 1200v MOSFET可以与其他电子元
件组成各种电路，如逆变器、电源转换器、电机驱动器等。
这些电
路可以实现各种功能，如电源转换、信号放大、控制调节等。
同时，基本半导体 1200v MOSFET还具有较高的可靠性和稳定性，能够承
受恶劣的工作环境，如高温、高湿度、高盐度等。
总之，基本半导体 1200v MOSFET是一种重要的功率半导体器件，具有较高的工作电压、快速开关速度、较低的输入电容和输出
电阻等特点，适用于需要高电压、大电流和高效率的场合。
在实际
应用中，它可以与其他电子元件组成各种电路，实现各种功能，具
有较高的可靠性和稳定性。
半导体基本器件及其应用电路综述
计算机电路
• 作为中央处理器和存储器等使用
• 如微处理器和存储器等
控制系统
• 作为控制电路使用
• 如自动化设备和机器人控制等
集成电路在电子电路中的典型应用
消费电子产品
• 如电视机和音响设备等
工业控制系统
• 如自动化生产线和工业机器人等
医疗器械
• 如心电图机和超声波诊断设备等
耗特性
特性
特性
• 实现高速率和低延迟的5G通信技
• 实现自动驾驶和智能交通的无人驾
• 实现医疗诊断和治疗的医疗电子技
术
驶技术
术
谢谢观看
Tencent Docs
• 薄膜制备技术的发展为
推动了半导体器件的微细化
半导体器件的性能和可靠性
半导体器件提供了更多的功
和集成化
能和应用
02
半导体二极管及其应用电路
半导体二极管的类型及特性
01
pn结二极管
• 由n型半导体和p型半导体组成
• 结构简单，制备容易
• 具有单向导电性和整流特性
• 适用于高频信号检波和限幅等电路
通信电路
• 作为信号放大器和开关电路使用
• 如卫星通信和移动通信设备等
计算机电路
• 作为数字电路使用
• 如微处理器和存储器等
控制系统
• 作为放大器和开关电路使用
• 如自动化设备和机器人控制等
⌛️
05
半导体集成电路及其应用电路
半导体集成电路的基本类型及特点
混合集成电路
• 结合了数字集成电路和模拟集成电路的特点
• 如数模转换器和模数转换器等
• 具有多功能和高性能等特点
半导体行业专业知识-wafer知识
半导体行业专业知识-wafer知识半导体行业中的基本元器件是晶体管、二极管、场效应管、电阻、电容等，其中以晶体管为代表。
晶体管是一种能够控制电流的元器件，也是现代电子技术的基础之一。
晶体管是由p型半导体和n型半导体组成的，这些半导体在一个共同的单晶硅片中制成，这个单晶硅片就是wafer。
Wafer（圆片）是单晶硅片的俗称，是制造半导体器件的基础。
Wafer的种类有很多，如:直径125mm、150mm、200mm、300mm等。
在生产过程中，需要将晶体管等元器件在wafer上加工出来。
进一步，wafer上的晶体管等元器件需要经过电测试、工艺修正、包装等步骤，才能成为可实际使用的电子产品。
换句话说，wafer是半导体制造的基石。
制造wafer的方式通常是从多晶硅开始。
多晶硅是由小晶粒组成的晶体，其中尚含有杂质。
先将多晶硅置于炉中，并加热至一定温度使其融化然后凝结，并在此过程中控制加入杂质的数量与质量。
由于杂质会改变硅的电子特性，因此控制其数量与质量对于晶圆的电子性能有重大的意义。
在制造过程中，生产厂需对wafer表面进行多次加工，以便制造出所需的电子元器件。
在加工之前，需要对wafer进行光洁度处理，以使其表面的污垢和缺陷最小化。
接下来，需要在wafer上涂上光刻胶并通过光刻过程来形成具体的电路。
光刻胶是一种光敏感树脂，在涂刷后可以通过紫外光曝光获得所需的芯片图案。
完成光刻后，接下来就是wafer刻片阶段，将不需要的区域和多余的金属等程深度刻蚀掉，具体步骤包括干法刻蚀和液共刻蚀，以及对已经完成刻蚀的部分进行清洗和光敏胶的去除等。
除了这些基本操作以外，还需要针对性的加工wafer，定制各种不同的电子芯片，最终将它们与其他元器件组装在一起，形成具体的电子设备。
需要指出的是，在整个半导体产业链中，wafer是最基础的组成部分。
尽管其并不直接参与到电子设备的生产过程中，但是其质量对系统整体电子性能的影响非常大。
半导体器件基础
半导体二极管，也叫晶体二极管。它由一个PN结构成，具有单向导电性，是整流电路的核心器件。
几种常见二极管的外形
二极管的结构及电路符号 二极管 = PN结 + 管壳 + 引线
二极管的特性——单向导电性
二极管在电路中受外加电压控制共有两种工作状态： 正向导通和反向截止。 正向导通特性： 正向电压达到一定程度（硅二极管为0.6V,锗二极管为0.2V）， 二极管导通，正向电流增加很快，导通时正向电压有一个很小的变化，就会引起正向电流很大的变化，两引脚之间的电阻很小，相当于开关接通。
小结
半导体材料的导电性能介于导体和绝缘体之间。半导体具有热敏、光敏、杂敏等特性。常用的半导体材料是硅和锗，并被制作成晶体。 半导体导电时有两种载流子（自由电子和空穴）参与形成电流。在纯净的半导体中掺入不同的微量杂质，可以得到N型半导体（电子型）和P型半导体（空穴型）。 P型半导体和N型半导体相连接在结合处形成PN结，PN结的基本特性是具有单向导电性。
多数载流子——自由电子 少数载流子——空穴
N型半导体主要是电子导电。
N型半导体和P型半导体
P型半导体 【Positive空穴】
1
在锗或硅晶体内掺入少量三价元素杂质，如硼；这样在晶体中有了多余的空穴。
2
空穴
3
硼原子
4
硅原子
5
多数载流子——空穴 少数载流子——自由电子
6
P型半导体主要是空穴导电。
7
PN结及其增大，PN结被电击穿，失去单向导电性。如果没有适当的限流措施，PN结会被热烧毁。
综上所述
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结导通（相当开关闭合）； PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流，PN结截止（相当开关断开）。 由此可以得出结论：PN结具有单向导电性（开关特性）。
半导体器件的基本概念和应用有哪些
半导体器件的基本概念和应用有哪些一、半导体器件的基本概念1.半导体的定义：半导体是一种导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，常见的有硅、锗、砷化镓等。
2.半导体的导电原理：半导体中的载流子（电子和空穴）在外界条件（如温度、光照、杂质）的影响下，其浓度和移动性会发生变化，从而改变半导体的导电性能。
3.半导体器件的分类：根据半导体器件的工作原理和用途，可分为二极管、三极管、晶闸管、场效应晶体管等。
二、半导体器件的应用1.二极管：用于整流、调制、稳压、开关等电路，如电源整流器、数字逻辑电路、光敏器件等。
2.三极管：作为放大器和开关使用，如音频放大器、数字电路中的逻辑门等。
3.晶闸管：用于可控整流、交流调速、电路控制等，如电力电子设备、灯光调节等。
4.场效应晶体管：主要作为放大器和开关使用，如场效应晶体管放大器、数字逻辑电路等。
5.集成电路：由多个半导体器件组成的微型电子器件，用于实现复杂的电子电路功能，如微处理器、存储器、传感器等。
6.光电器件：利用半导体材料的光电效应，实现光信号与电信号的转换，如太阳能电池、光敏电阻等。
7.半导体存储器：用于存储信息，如随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）等。
8.半导体传感器：将各种物理量（如温度、压力、光照等）转换为电信号，用于检测和控制，如温度传感器、光敏传感器等。
9.半导体通信器件：用于实现无线通信功能，如晶体振荡器、射频放大器等。
10.半导体器件在计算机、通信、家电、工业控制等领域的应用：计算机中的微处理器、内存、显卡等；通信设备中的射频放大器、滤波器等；家电中的集成电路、传感器等；工业控制中的电路控制器、传感器等。
以上就是关于半导体器件的基本概念和应用的详细介绍，希望对您有所帮助。
习题及方法：1.习题：请简述半导体的导电原理。
方法：半导体中的载流子（电子和空穴）在外界条件（如温度、光照、杂质）的影响下，其浓度和移动性会发生变化，从而改变半导体的导电性能。
半导体基本器件
半导体基本器件引言半导体是一种具有特定电子行为的材料，既不完全是导体，也不是绝缘体。
半导体在现代电子设备中起到至关重要的作用，因为它们可以用来制造各种各样的基本器件。
这些基本器件在电路中起到关键的作用，如放大信号、控制电流等。
本文将学习和讨论一些常见的半导体基本器件，包括二极管、三极管和场效应管。
二极管二极管是一种最简单的半导体器件。
它由两个相反类型的半导体材料（P型和N型）组成，其中P区具有多余的正电荷，N区具有多余的负电荷。
这种差异导致了一个电势能壕，使得电子很难穿过二极管。
当正向电压施加在二极管上时，电子可以通过二极管流动，形成一个电流。
而在反向电压下，电子无法通过二极管，形成一个开路。
二极管被广泛用于整流电路中。
整流电路可以将交流信号转换为直流信号，通过使用二极管的开关特性来选择正向电流流向。
在直流电源中，二极管还可以作为保护器件，防止电流逆向流动。
三极管三极管是一种用来放大电流的半导体器件。
它由三个区域组成：发射极（E）、基极（B）和集电极（C）。
发射极和基极之间是一个PN 结，称为发射结，而基极和集电极之间是另一个PN结，称为集电结。
三极管的放大作用是通过输入信号在基极端产生的小电流来控制集电极端的电流增益。
当输入信号为正向偏置时，基极电流增加，从而导致集电极电流增加。
因此，三极管可以被用作电流放大器。
此外，三极管还可以作为开关使用，当输入信号为正时，三极管工作在饱和区，导通集电极电流；当输入信号为负时，三极管工作在截止区，阻断集电极电流。
场效应管场效应管（FET）是一种用于放大和控制电流的半导体器件。
它由源极（S）、栅极（G）和漏极（D）组成。
在场效应管中，控制电流通过控制栅极电压来实现。
场效应管有两种主要类型：增强型和耗尽型。
增强型FET的栅极电压增加时，漏极电流也增加。
耗尽型FET的栅极电压增加时，漏极电流减小。
场效应管与三极管的一个重要区别是它的输入电阻更高，这使得场效应管在某些应用中更具优势。
半导体器件的基本知识
半导体器件的基本知识在现代科技的高速发展中，半导体器件扮演着至关重要的角色。
从我们日常使用的智能手机、电脑，到各种智能家电、汽车电子，乃至医疗设备和航空航天领域，半导体器件无处不在。
那么，什么是半导体器件？它们又是如何工作的呢？让我们一起来揭开半导体器件的神秘面纱。
半导体，顾名思义，其导电性能介于导体和绝缘体之间。
常见的半导体材料有硅（Si）、锗（Ge）等。
这些材料的原子结构和特性使得它们在特定条件下能够实现对电流的控制和调节。
半导体器件的种类繁多，其中最基本的包括二极管、三极管和场效应管等。
二极管是一种最简单的半导体器件。
它具有单向导电性，也就是说电流只能从一个方向通过。
二极管的结构就像是一个 PN 结，P 型半导体和 N 型半导体结合在一起。
当在二极管上施加正向电压时，电流可以顺利通过；而施加反向电压时，电流几乎无法通过，只有极小的反向漏电流。
二极管在电路中常用于整流、稳压、检波等功能。
比如，在电源适配器中，二极管就被用来将交流电转换为直流电。
三极管则比二极管复杂一些，它有三个电极，分别是基极（B）、发射极（E）和集电极（C）。
根据结构的不同，三极管分为 NPN 型和PNP 型。
三极管的主要作用是放大电流信号。
当基极输入一个较小的电流变化时，会引起集电极和发射极之间较大的电流变化，从而实现信号的放大。
此外，三极管还可以用作开关，控制电路的通断。
场效应管也是一种重要的半导体器件。
它是利用电场来控制电流的。
场效应管分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管。
绝缘栅型场效应管中的 MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）在现代集成电路中应用广泛。
它具有输入电阻高、噪声低、功耗小等优点，常用于数字电路和模拟电路中。
半导体器件的制造工艺非常复杂和精细。
首先，需要通过一系列的化学和物理过程，将半导体材料提纯并制备成晶圆。
然后，在晶圆上通过光刻、蚀刻、掺杂等工艺制作出各种半导体器件的结构。
这些工艺要求极高的精度和纯度，以确保半导体器件的性能和可靠性。
半导体基本器件及应用电路
半导体基本器件及应用电路1. 引言半导体基本器件是现代电子技术的基石，广泛应用于各个领域的电路设计中。
本文将介绍一些常见的半导体基本器件及其在电路中的应用。
2. 二极管二极管是一种具有两个电极的半导体器件，通常由PN结构组成。
它具有单向导电性，当施加正向电压时，电流可以流过二极管；而当施加反向电压时，电流几乎不会通过二极管。
2.1 理论原理二极管的导电特性可以通过PN结构的电子云移动来解释。
当施加正向电压时，P区的空穴趋向于向N区移动，而N区的电子趋向于向P区移动。
因此，在PN结处形成一个空穴和电子云的复合区域，称为耗尽区。
2.2 应用示例二极管广泛应用于电路中的整流器、电压稳定器和开关等电路中。
在整流器中，二极管可以将交流信号转换为直流信号；在电压稳定器中，二极管可以使输出电压稳定在一个恒定的值；在开关电路中，二极管可以用作开启或关闭电路的开关。
3. 三极管三极管是一种具有三个电极的半导体器件，通常由两个PN结构组成。
它可以放大电流和信号，并在电路中起到放大和开关作用。
3.1 理论原理三极管的原理可以通过PNP或NPN三层结构的电子云移动来解释。
当施加正向电压时，电子从PN结中的N区向P区移动，从而导致电流流动；而当施加反向电压时，电子从N区向P区移动，导致电流几乎不流动。
3.2 应用示例三极管在放大器和开关电路中得到了广泛应用。
在放大器电路中，三极管可以放大小信号输入，并将其输出为大信号；在开关电路中，三极管可以打开或关闭电路。
4. MOSFETMOSFET是一种金属氧化物半导体场效应管，是现代电子技术中最常见的半导体器件之一。
它具有高输入阻抗、低功耗和高速开关特性。
4.1 理论原理MOSFET是由一个PN结和一个金属-氧化物-半导体结构组成。
在接通时，当正向电压施加至栅极和源极之间时，形成一个电子通道，导致电流流动。
在截止时，电子通道被切断，电流不再流动。
4.2 应用示例MOSFET在集成电路和功率电子设备中得到了广泛应用。
半导体基本器件及其应用电路综述
半导体基本器件及其应用电路综述引言半导体基本器件是现代电子领域中的重要组成部分，它们在各种电子设备和电路中起着关键的作用。
本文将对常见的半导体基本器件及其应用电路进行综述，旨在帮助读者对这些器件和电路有更深入的了解。
一、二极管1.1 基本原理二极管是一种具有两个 PN 结的半导体器件。
该器件的特性是只允许电流单向通过。
当正向电压施加在二极管的 PN 结上时，电流能够流过二极管，这种状态称为正向偏置；而当反向电压施加在 PN 结上时，二极管会阻止电流通过，这种状态称为反向偏置。
1.2 应用电路•整流电路：利用二极管的单向导电特性，将交流电转换为直流电。
•开关电路：二极管作为开关元件，通过控制二极管的正向和反向偏置，实现电路的开关功能。
•调光电路：利用二极管的正向导电特性，通过改变正向偏置电压的大小，控制二极管通过的电流，从而实现调光效果。
二、三极管2.1 基本原理三极管是一种具有三个 PN 结的半导体器件，分别为基极、发射极和集电极。
根据基极电流对发射极-集电极之间电流的控制，可以将三极管分为两种工作状态：放大状态和截止状态。
2.2 应用电路•放大电路：通过三极管的放大特性，将输入信号放大到需要的幅度，用于信号增强的应用。
•开关电路：类似于二极管的应用，三极管可以作为开关元件，通过控制基极电流，控制电路的开关状态。
三、场效应管3.1 基本原理场效应管是一种以空间电荷控制电流的半导体器件。
其结构包括栅极、漏极和源极。
根据栅极控制电荷可以改变漏极和源极之间的电流。
3.2 应用电路•放大电路：场效应管具有高输入阻抗和低输出阻抗的特性，可以用于放大输入信号。
•开关电路：场效应管也可以作为开关元件使用，通过控制栅极电压，控制电路的开关状态。
四、集成电路4.1 基本原理集成电路（Integrated Circuit，简称 IC）是在一块半导体芯片上集成了多个器件和电路的电子器件。
根据集成度的不同，可以分为小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）等。
电子线路基础(梁明理)第1章 (1)解析
第1章 基本半导体器件
1.1 PN结
1. 价电子：原子外 层轨道上的电子。
2．共价键：两个 相邻原子共有的一 对价电子。
3．本征半导体： 纯净且呈现晶体结 构的半导体，叫本 征半导体。
第1章 基本半导体器件
1.1 PN结
1．自由电子：获 得足够能量，以克服 共价键束缚的价电子。
2．空穴：价电子 脱离共价键束缚成为 自由电子后在共价键 中留下的空位。
第1章 基本半导体器件
1.1 PN结
2．PN结的单向导电特性
（ 1 ） PN 结 加 正 向 电 压 （ 正 偏）
外电场与内电场反方向 → 空间电荷区附近多子与其 中离子复合 →空间电荷区变 窄 → 多子的扩散运动远大于 少子的漂移运动 → 由浓度大 的多子扩散形成较大的正向 电流 → PN结处于导通状态。
1.2 二极管
使用稳压管组成稳压 电路时，需要注意
1. 应反偏连接
2. 稳压管应与负载电阻 并联
3. 必须限制流过稳压管 的电流，使其不超过规定 值，以免因过热而烧毁管 子。
第1章 基本半导体器件
1.2 二极管 二极管参数
最大正向直流电流IFM：平均电流 反向峰值电压VRM：瞬时值 反向直流电流IR： 是对温度很敏感的参数 最高工作频率fM：结电容作用的结果
此时，其正向电阻很小， 正向压降也很小。
第1章ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ基本半导体器件
1.1 PN结
（ 2 ） PN 结 加 反 向 电 压 （ 反 偏 ）
外电场与内电场同方向 → 使空间电荷区变宽 → 多子扩散 运动大大减弱，而少子的漂移 运动相对加强， → 由浓度很小 的少子漂移形成很小的反向饱 和电流IS，PN结处于截止状态。 此时，反向电阻很大。
半导体器件的基本知识
半导体器件的基本知识
半导体器件是一种利用半导体材料制成的电子元件，具有电流控制和电压放大的特性。
在半导体器件中，最常见的是二极管和晶体管。
一、二极管
二极管是一种由P型半导体和N型半导体组成的电子元件，具有单向导电性。
当二极管的正极连接正电压时，P型半导体中的空穴向N型半导体中的电子流动，形成电流；当二极管的正极连接负电压时，P型半导体中的空穴被吸收，N 型半导体中的电子也被吸收，电流被截止。
二、晶体管
晶体管是一种由P型半导体、N型半导体和中间夹层组成的电子元件，具有电流放大和控制的特性。
晶体管的夹层被称为基区，当基区加上正电压时，P型半导体中的空穴向基区流动，N型半导体中的电子向基区流动，形成电流；当基区加上负电压时，P型半导体中的空穴被吸收，N型半导体中的电子也被吸收，电流被截止。
晶体管的电流放大是通过控制基区电压来实现的。
三、场效应管
场效应管是一种利用场效应原理制成的电子元件，具有电流放大和控制的特性。
场效应管的主要部分是栅极和源极之间的沟道，当栅极加上正电压时，沟道中的电子会被吸引到栅极附近，形成导电通道，电流得以通过；当栅极加上负电压时，
沟道中的电子被排斥，导通被截止。
四、集成电路
集成电路是一种将多个半导体器件集成在一起的电子元件，可以实现多种功能。
集成电路的制造需要先在单晶硅片上形成多个半导体器件，然后通过金属线连接这些器件，形成一个完整的电路。
集成电路的种类很多，包括数字集成电路、模拟集成电路、混合集成电路等。
以上是半导体器件的基本知识，半导体器件的应用非常广泛，涉及到电子、通讯、计算机、医疗、汽车等领域。
模拟电子技术基础常用半导体器
（硅二极管典型值）
折线模型
（硅二极管典型值）
设
二极管的近似分析计算
I
R
10V
E
1kΩ
I
R
10V
E
1kΩ
例：
恒压源模型
测量值 9.32mA
相对误差
理想二极管模型
R
I
10V
E
1kΩ
相对误差
0.7V
二极管的模型
D
U
串联电压源模型
U D 二极管的导通压降。硅管 0.7V；锗管 0.3V。
理想二极管模型
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能够用简单、理想的模型来模拟电子
02
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器件的复杂特性或行为的电路称为等效电路，
03
能够模拟二极管特性的电路称为二极管的 等效电路，也称为二极管的等效模型。
－
－
－
－
－
－
N型半导体
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
扩散运动
内电场E
PN结处载流子的运动
内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。
基本的半导体器件
基本的半导体器件半导体器件是一种能够在电子器件中起到重要作用的器件，广泛应用于电子、通信、计算机等领域。
本文将介绍几种基本的半导体器件，包括二极管、晶体管、场效应管和集成电路。
一、二极管二极管是一种最基本的半导体器件之一，它由P型和N型半导体材料组成。
二极管具有单向导电性，即只允许电流在一个方向上通过。
当正向电压施加在P区，负向电压施加在N区时，二极管将导通。
而当反向电压施加在P区，正向电压施加在N区时，二极管将截止。
二极管广泛应用于电源、整流器、信号检测等电路中。
二、晶体管晶体管是一种控制电流的半导体器件，由三个或更多的半导体材料层组成。
晶体管具有放大信号、开关电路等功能。
根据结构不同，晶体管可以分为NPN和PNP两种类型。
当电流通过基极时，NPN型晶体管的电流放大，而PNP型晶体管的电流减小。
晶体管被广泛应用于放大器、开关电路、计算机内存等领域。
三、场效应管场效应管是一种能够控制电流的半导体器件，由源极、漏极和栅极组成。
场效应管根据不同的工作原理，可以分为MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）和JFET（结型场效应管）两种类型。
场效应管通过改变栅极电压来控制漏极电流。
场效应管具有高输入电阻、低噪声等特点，被广泛应用于放大器、开关电路、数字电路等领域。
四、集成电路集成电路是将大量的电子器件集成在一个芯片上的半导体器件。
根据集成电路的规模，可以分为小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）等。
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。
二极管、晶体管、场效应管和集成电路是基本的半导体器件。
它们在电子领域中起到至关重要的作用，用于控制电流、放大信号、实现开关等功能。
随着科技的不断发展，半导体器件的性能不断提高，应用范围也越来越广泛。
相信在未来，半导体器件将继续发挥重要的作用，推动科技的进步和社会的发展。
基本半导体sic功率模块产能
基本半导体SiC功率模块产能一、概述基本半导体（Basic Semiconductor）是一家专注于研发和生产碳化硅（SiC）功率模块的公司。
SiC功率模块是一种新型的功率半导体器件，具有高温高压、高频高功率等特点，被广泛应用于新能源、电动汽车、工业电子等领域。
基本半导体致力于成为SiC功率模块领域的全球领军企业，不断提升产能、优化产品质量。
二、产能调查基本半导体SiC功率模块的产能调查主要包括以下几个方面：1. 总体产能截止目前，基本半导体SiC功率模块的总体产能已经达到XX万件。
公司拥有先进的生产线和设备，能够满足全球客户的需求。
2. 产能利用率基本半导体SiC功率模块的产能利用率稳定在XX以上，公司能够充分利用资源，在保证产品质量的前提下实现生产效益最大化。
3. 产能扩充计划未来，基本半导体将继续投入资金扩大SiC功率模块的产能，以满足市场对高性能功率器件的需求。
公司已经制定了长期的产能扩充计划，将逐步增加生产线和设备，提高产能水平。
4. 产能提升措施基本半导体将通过优化生产工艺、提升设备性能、加强人员培训等方式，不断提升SiC功率模块的产能水平。
公司将积极引进国际先进的生产技术和管理经验，提高自身的竞争力。
三、产能保障为了保障SiC功率模块的产能，基本半导体采取了一系列的措施：1. 生产策略公司制定了科学的生产计划和策略，确保原材料、生产设备、人力资源等方面的充分准备，以应对市场的需求波动。
2. 质量管理基本半导体严格执行ISO9001质量管理体系和6σ管理方法，不断提升产品质量。
只有稳定的产品质量才能够为产能提供可靠的保障。
3. 库存管理公司根据市场需求和产品生命周期制定合理的库存管理政策，既确保产品供应的及时性，又避免库存积压带来的风险。
四、产能发布基本半导体对SiC功率模块的产能情况进行定期发布，向客户、合作伙伴和行业同行公开产能数据和发展计划，保持透明度和信任，建立良好的合作关系。
第1章 基本半导体分立体器件
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第1章 基本半导体分立器件
2． P型半导体 在四价的本征硅（或锗）中掺入微 量的三价元素硼（B）之后， 参照上述 分析， 硼原子也和周围相邻的硅原子组 成共价键结构， 如图1-7所示。
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第1章 基本半导体分立器件
图1-7 P型半导体
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第1章 基本半导体分立器件
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第1章 基本半导体分立器件
图1-2 本征硅（或锗）的晶体结构 （a） 结构图； （b） 平面示意图与共价键
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第1章 基本半导体分立器件
从图1-2（b）的平面示意图可以看 出， 硅和锗原子组成单晶的组合方式是 共价键结构。 每个价电子都要受到相邻 的两个原子核的束缚， 每个原子的最外 层就有了八个价电子而形成了较稳定的 共价键结构。 所以， 半导体的价电子既 不像导体的价电子那样容易挣脱成为自 由电子， 也不像在绝缘体中被束缚的那 样紧。 由于导电能力的强弱， 在微观上 看就是单位体积中能自由移动的带电粒 子数目的多少， 因此， 半导体的导电能 力介于导体和绝缘体之间。
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第1章 基本半导体分立器件
1） 多子的扩散运动建立内电场 如图1-8（a）所示， 和 分 别代表P区和N区的受主和施主离子（为 了简便起见， 硅原子未画出）， 由于 P 区的多子是空穴， N区的多子是自由电 子， 因此在P区和N区的交界处自由电子 和空穴都要从高浓度处向低浓度处扩散。 这种载流子在浓度差作用下的定向运动， 叫做扩散运动。
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第1章 基本半导体分立器件
1．本征激发与复合 在绝对零度（－273 ℃）时， 半导 体中的价电子不能脱离共价键的束缚， 所以在半导体中没有自由电子， 半导体 呈现不能导电的绝缘体特性。
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数字电路:处理的信号是数字信号,它是随时间不连续变 化的信号.
(6 - 2)
在模电部分介绍:二极管、三极管、稳压管、绝缘栅场效 应管;整流、滤波及稳压电路,三极管放大电路以及集成运 算放大电路等. 数字电路介绍:各种数制码制,基本逻辑门、逻辑代 数,组合逻辑电路和时序逻辑电路等内容. 随着电子技术的发展,集成电路的发展日新月异
+ 正向特性 -
E
U/V
当反向电压加到UBR击穿电压时产生雪崩击穿:反向电压增加空间 电荷区电场增强,通过空间电荷区的电子和空穴在电场作用下获得 (6 - 21) 较大的能量,
+
反向漏电流 （很小，A级） 死区电压 硅管 0.5V,锗管0.1V。
当反向电压加到UBR击穿电压时产生雪崩击穿:反向电压增加,空 间电荷区电场增强,通过空间电荷区的电子和空穴在电场作用下 获得较大的能量,在晶体中运动的电子和空穴将不断地与原子发 生碰撞,当电子和空穴能量足够大时,通过这样的碰撞可使得价带 中的电子激发到导带,形成电子空穴对.新产生的电子与空穴与原 有的电子空穴一样,在电场的作用下也向相反的方向运动获得能 量,又可通过碰撞再产生电子与空穴对,当反向电压增大到一定数 值后,载流子的倍增情况就象在陡峭的积雪山坡上发生雪崩一样, 载流子增加得多而快,使反向电流急剧增大.使PN结烧坏,造成永 久性的损坏. 3.理想二极管: 二极管加正向电压导通,导通时忽略其正向压降UD=0,相当 于短路 二极管加反向电压截止,将其视为开路.
2. PN结的单向导电性
PN结加上正向电压、正向偏置的意 思是： P区加正、N区加负电压。
PN结加上反向电压、反向偏置的意 思是： P区加负、N区加正电压。
(6 - 17)
PN结正向偏置
内电场减弱，使扩散加 强， 空间电荷区变窄 扩散飘移，正向电流 大
P +
－ －
+
+
N _
－ － + + 正向电流 － － + + － －
(6 - 22)
三、主要参数 1. 最大整流电流 IDM
二极管长期使用时，允许流过二极管的最大 正向平均电流。超过就会使PN结烧坏。
2.最大反向工作电压UDRM
保证二极管不被反向击穿时的电压值。击穿 时电流剧增，二极管的单向导电性被破坏， 甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工 作电压UDRM一般是电压UBR的一半。
A) D1D2均导通;
B) D1导通,D2截止; C) D2导通,D1截止; D) D1D2均截止. UAO=10v
O
例3
2K
A) D1D2均导通;
D1
2K
B) D1导通,D2截止; C) D2导通,D1截止; D) D1D2均截止.
(6 - 26)
+ 10V
+
-
3V
D2
2.限幅作用:
D
ui
10v 5v
10v
ui
R2
4K
+
4v
uo
-5v
t
uo
- 4v
解: ui正半周,D1、D2均截止无 输出. ui负半周,D1导通,uR2=4/5 ui 当uR2<-4 ,D2导通,uo=-4v
t
uR2>-4v ,D2截止,uo=uR2.
(6 - 28)
例3：二极管：死区电压=0 .5V，正向压降 0.7V(硅二极管) 理想二极管：死区电压=0 ，正向压降=0 ui
二、 N型半导体和P型半导体 在本征半导体中掺入某些微量的杂质， 就会使半导体的导电性能发生显著变化。 其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度 大大增加。载流子：电子，空穴 N型半导体（多数载流子为电子，少数载流子 为空穴.） P型半导体（多数载流子为空穴，少数载流子 为电子.）
(6 - 8)
1.N型半导体
例1 ui
t
uo
R
5V
+
uo
5v
-
t
ui =10sinωt v
解:D导通时uo=ui
D 截止时uo=5v
ui正半周,ui<5v D导通 ui>5v D截止 ui负半周D导通.
(6 - 27)
例2
ui=10sinωt v D1 ,D2均为理想二极管,试 画出输出电压uo的波形.
D1
R1
1K
R3
D2
ui
内电场E
N型半导体
+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + +
空间电荷区
扩散运动
(6 - 15)
PN结处载流子的运动
P型半导体 － － － － － － － － － － － － － － － － － － 内电场E N型半导体
+
+ +
+ + + + + + + + + +
1.符号
2CP11
2AP12
锗
P N
2.类型:
P 阳极
D
硅
பைடு நூலகம்
序号 普通
N 阴极
面接触型:结面大,允许通过的电流较大,用于低频整流. 点接触型:结面小,允许通过的电流较小,用于高频检波,脉冲 (6 - 20) 数字电路及小电流整流电路.
二、伏安特性 I/mA
反向击穿电 压U(BR)
I
R
U
D
+
反向特性
导通压降: 硅 管0.6~0.7V,锗 管0.2~0.3V。
uO
(6 - 33)
i R ui DZ
iL iz
UZ=10V R=200
ui=12V
UZ RL
uO R =2k (1.5 k ~4 k) L
Izmax=12mA Izmin=2mA
iL=uo/RL=UZ/RL=10/2=5（mA） 12mA和2mA之间,所以稳 压管仍能起稳压作用 i= （ui - UZ）/R=（12-10）/0.2=10 （mA） iZ = i - iL=10-5=5 （mA）
+
+
内电场 外电场
(6 - 18)
内电场加强，使扩散停止，
PN结反向偏置
有少量飘移，反向电流很小
空间电荷区变宽 P
－ －－ － －－
+ + +
+ + + + + +
_
N +
－ －－ － －－
+ + +
内电场 外电场
反向饱和电流
很小，A级
(6 - 19)
§1.2 半导体二极管 一、基本结构 PN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。
电 子 技 术
1
电子技术
绪论:
从二十世纪初期第一代电子器件真空管问世以来,电子 器件和电子技术得到了迅速的发展,尤其是八十年代以 来发展更快.电子器件和电子技术的发展大大促进了通 信技术,测量技术,自动控制技术及计算机技术的迅速发 展. 电子技术课程包括两大部分内容:模拟电路和数字电路. 模拟电路:处理的信号是模拟信号,它是随时间连续变化 的信号.
稳压二极管特性曲线 I 稳定 电压 正向同 二极管 UZ U IZmin IZ 稳定 电流 IZmax
(6 - 31)
二、稳压管的主要参数: （1）稳定电压 UZ 正常工作时管子两端的电压。 （2）稳定电流IZ 工作电压等于UZ时的工作电流。
I
（3）动态电阻
ΔUZ
rZ
U Z I Z
U
ΔIZ
5v D1
真值表
R
D2
D均为理想 L 二极管, 令 UD=0
D1 D2
A 0 0 3 3
B 0 3 0 3
L 0 0 0 3
A
2K
10v
A) D1D2均导通;
B) D1导通,D2截止; C) D2导通,D1截止; D) D1D2均截止. UAO= -5v
(6 - 25)
O
例2
D1 D2
10v
A
2K 5v
+ + + + + +
P型半导体
N型半导体
(6 - 13)
三、PN结及的形成及其单向导电性
1. PN 结的形成
在同一片半导体基片上，分别制造P型 半导体和N型半导体，经过载流子的扩散， 在它们的交界面处就形成了PN结。
(6 - 14)
PN结处载流子的运动
漂移运动
P型半导体
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － －
第一章 基本半导体器件
1.1 半导体的物理特性 1.2 半导体二极管 1.3 稳压管 1.4 半导体三极管 1.5 绝缘栅场效应管
(6 - 4)
§1.1 半导体的物理特性 一、 半导体
1.本征半导体
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。
Si
Ge
硅原子
锗原子
+ + + + + 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 漂移运动 没有电荷运动， 空间电荷区的 扩散运动 厚度固定不变。 内电场越强，就使漂 扩散的结果是使空间电 移运动越强，而漂移 荷区逐渐加宽，空间电 (6 - 16) 使空间电荷区变薄。 荷区越宽。