半导体的基本知识教案

第一章半导体二极管

§ 1-1半导体的基本知识

教学目的：

1、了解半导体导电性及特点。

2、初步掌握PN结的基本特性及非线性的实质。

3、熟悉二极管外形和电路符号，伏安特性和主要参数。

4、了解特殊功能的二极管及应用。

教学重点、难点：

教学重点：1）半导体导电性及特点。

2）PN结的基本特性及非线性的实质

3）二极管外形和电路符号，伏安特性和主要参数。

教学难点：二极管外形和电路符号，伏安特性和主要参数

一、半导体的基本概念

人们按照物质导电性能，通常将各种材料分为导体、绝缘体和半导体三大类。导电性能

良好的物质称为导体，例如金、银、铜、铝等金属材料。另一类是几乎不导电的物质称为绝缘体，例如陶瓷、橡胶、塑料等材料。再一类是导电性能介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体，例如硅（Si）、锗（Ge）、砷化镓等都是半导体。

纯净半导体也叫本征半导体，这种半导体只含有一种原子，且原子按一定规律整齐排列。如常用半导体材料硅（Si）和锗（Ge）。在常温下，其导电能力很弱；在环境温度升高或有光照时，其导电能力随之增强。

常常在本征半导体中掺入杂质，其目的不单纯是为了提高半导体的导电能力，而是想通

过控制杂质掺入量的多少，来控制半导体的导电能力的强弱。

在硅本征半导体中，掺入微量的五价元素（磷或砷），就形成N型半导体。

在硅本征半导体中，掺入微量的三价元素（铟或硼），就形

成P型半导体。

二、PN结及单向导电性

1、当把一块P型半导体和一块N型半导体用特殊工艺紧

密结合时，在二者的交界面上会形成一个具有特殊现象的薄层，这个薄层被称为

PN结。

2、PN结的单向导电性

1)PN结加正向电压——正向导通

正极接P区，负极接N区，称"正向偏置”或正偏。

2) PN结加反向电压反向截止

电源负极接P区，正极接N区，称“反向电压”或反偏。

PN结加正向电压导通，加反向电压截止，即PN结的——单向导电性

§ 1-2半导体二极管

一、二极管的结构、符号和分类

1.二极管的结构、符号

晶体二极管是由一个PN结构成的，从P区引出的电极为二极管正极，N区引出的电极为二极管负极，用管壳封装起来即成二极管。

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二极管的符号用v表示

电漁方陶

庄极$

2、二极管的分类

讲述书本上的表1—2 二极管的命名方法

由五部分组成，见书本P4讲解

我国半导体器件的型号是按照它的材料、 性能、类别来命名的，一般半导体器件的型号

由五部分组成。

第一部分一一用阿拉伯数字表示器件的电极数目； 第二部分一一用汉语拼音字母表示器件的材料和极性； 第三部分一一用汉语拼音字母表示器件的类型； 第四部分一一用阿拉伯数字表示器件序号； 第五部分一一用汉语拼音字母表示规格号。

二、二极管的伏安特性 （1）正向特性（图中 OAB 段）

① 当二极管两端所加的正向电压由零开始增大

时，在正向电压比较小的范围内，正向电流很小，二 极管呈现很大的

电阻，如图中 OA 段，通常把这个范

围称为死区，相应的电压叫死区电压。硅二极管的死 区电压为0.5V 左

右，锗二极管的死区电压约为 0.1

0.2V 。

② 外加电压超过死区电压以后，

二极管呈现很小

的电阻，正向电流ID 迅速增加，这时二极管处于正向导通状态，如图中 此时管子两端电压降变化不大，该电压值称为正向压降 （或管压降），常温下硅管约为

0.6

〜

0.7V ,锗管约为0.2〜0.3V 。

⑵反向特性（图中OCD 段）

① 当给二极管加反向电压时，所形成的反向电流是很小的，而且在很大范围内基本不

I 30

20

-30

f ：

E3Ft

-20

-10 li

10

I

1—--

反向特性

/（M AJ

AB 段为导通区,

-4

//mA

随反向电压的变化而变化，即保持恒定。如曲线0C段称为反向截止区，此处的IR称为反

向饱和电流。

② 当反向电压大到一定数值UBR时，反向电流会急剧增大，如图中CD段，这种现象称为反向击穿，相应的电压叫

反向击穿电压。正常使用二极管时(稳压二极管除外) ，是不允许出现这种现象的，因为击穿后电流过大将会使管子损坏。

三、二极管的主要参数

选择二极管时主要考虑以下三个参数；最大整流电流、最高反向工作电压、反向电流。

1最大整流电流IFM

是二极管允许通过的最大正向工作电流的平均值。如实际工作时的正向电流平均值超过

此值，二极管内的PN结可能会过分发热而损坏。

2、最高反向工作电压URM

是二极管允许承受的反向工作电压的峰值。为了留有余量，通常标定的最高反向工作电

压是反向击穿电压的一半或三分之一。

3、反向漏电流IR

是在规定的反向电压和环境温度下测得的二极管反向电流值。这个电流值越小，二极管

单向导电性能越好。

硅是非金属，其反向漏电流较小，在纳安数量级，而锗是金属，其反向漏电流较大，在

微安数量级。

讲述书上例题1—1

四、二极管的识别与检测

1、识别

可根据其外部标志来识别管脚极性

2、二极管的检测

用指针式万用表判别二极管的极性和好坏。如图 5.5所示，将万用表拔至电阻档的

R X 100Q或

R X 1K Q档。此时，万用表的红表笔接的是表内电池的负极，黑表笔接的是表内电池的正极。具体的测量方法是：将万用表的红、黑笔分

・ ctin bft (*) 打拦肃

(b)