电子技术第01讲半导体器件

Si
Ge
硅原子 电子技术第01讲半导体器件
锗原子
通过一定的工艺过程，可以将半导体 制成晶体。
完全纯净的、结构完整的半导体晶体， 称为本征半导体。
在硅和锗晶体中，每个原子与其相临的原 子之间形成共价键，共用一对价电子。
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硅和锗的共价键结构
+4表示除 去价电子 后的原子
+4
+4
（3）静态电阻Rd ，动态电阻 rD
IQ UQ
R +US
静态工作点Q（UQ ，IQ ）
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（3）静态电阻Rd ，动态电阻 rD
i
静态电阻 ：Rd=UQ/IQ
（非线性）
IQ
Q IQ
UQ
动态电阻：
rD = UQ/ IQ
UQ
u 在工作点Q附近，动态电
阻近似为线性，故动态电
电子技术第阻01讲又半导称体器件为微变等效电阻
+4
+4
共价键共 用电子对
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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。
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
例1：二极管：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
t
ui
RL
uO uo
t 二极管半波整流
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例2：二极管的应用 ui
uR
t
ui
R
uR RL
uo
t
uo
t
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§10.3 稳压二极管
稳压二极管符号
N型半导体
硅或锗 +少量磷 N型半导体
在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑）， 晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子 的最外层有五个价电子，其中四个与相临的半导体 原子形成共价键，必定多出一个电子，这个电子几 乎不受束缚，很容易被激发而成为自由电子，这样 磷原子就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原 子给出一个电子，称为施主原子。
力很弱。
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10.1.2杂质半导体 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（主要载流子为电子，电子半导体） P型半导体（主要载流子为空穴，空穴半导体）
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第1讲
第10章 半导体器件
10.1半导体的基础知识，P型硅，N型硅 10.2 PN结及半导体二极管 10.3 稳压二极管 10.4 半导体三极管 10.5 场效应管
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§10.1 半导体的基本知识
10.1.1 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。
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硅原子 空穴
P型半导体 Si Si
硼原子
B
Si
P型硅表示
空穴被认为带一个单位的正电荷，并且
可以移动
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杂质半导体的示意表示法
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
－+ 正向电流
－+
N _
内电场减弱，使扩散加强， 扩散飘移，正向电流大
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PN结反向偏置 空间电荷区变厚
P _
－－ + +
N
－－ + +
+
－－ + +
－－ + +
反向饱和电流 很小，A级
内电场加强，使扩散停止，
有少量飘移，反向电流很小
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10.2.3 半导体二极管
－Байду номын сангаас－－ － －
－－－－ － －
N型半导 内电场E 体 + +++++ + +++++ + +++++ + +++++
空间电荷区
电子技术扩第散01讲运半导动体器件
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
+ +++++ + + 内移+ 电运+场动越越+ 强强+，，就而使漂漂移 + + 使+ 空+间电+ 荷+区变薄。
(1)、基本结构 PN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。
符号 P 阳极
P
N
N 阴极
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(2)、伏安特性
IU
反向击穿电 压U(BR)
I
+-
导通压降: 硅
E
管0.6~0.7V,锗
管0.2~0.3V。
U
反向漏电流 （很小，A级）
死区电压 硅管 0.5V,锗管0.2V。
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+ +++++
扩散的结果是使空间电
荷区逐渐加宽，空间电
荷区越宽。
电子技术扩第散01讲运半导动体器件
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
+ + + +所以+扩+散和漂 移这一对相反
+ + + +的运+动+最终达 + + + +到于平两+衡个+，区相之当间 + + + +没有+电+荷运动，
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硅原子 磷原子
N型半导体
Si
Si
多余电子
P
Si
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N型硅表示 +
P型半导体
硅或锗 +少量硼 P型半导体
在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或 铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼 原子的最外层有三个价电子，与相临的半导体原子形 成共价键时，产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚 电子来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离 子。由于硼原子接受电子，所以称为受主原子。
空间电荷区的 厚度固定不变。
电子技术扩第散01讲运半导动体器件
10.2.2 PN结的单向导电性 PN结加上正向电压、正向偏置的意
思都是： P区加正、N区加负电压。
PN结加上反向电压、反向偏置的意 思都是： P区加负、N区加正电压。
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PN结正向偏置
空间电荷区变薄
P
－+
+
－+
P型半导体
N型半导体
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§10.2 PN结及半导体二极管
10.2.1 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。
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PN结处载流子的运动
漂移运动
P型半导 体
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