第1A章 基本半导体分立器件PPT课件
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常用D （Diode）表示二极管。
图中的箭头表示正偏时的 正向电流方向。
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1. 二极管的符号与常见外形
分类：
硅二极管
按材料分
按结构分
锗二极管
阳极
P型层
金属触丝
点接触型
面接触型
阳极
SiO2保护层
锡
N 型锗
支架
阴极
点接触型
N型硅
P型扩散层
阴极
面接触型
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1. 常见二极管的外形
19
2 . 二极管的伏安特性
PN结电路中要串联限流电阻。
退出
1.2 二极管
主要要求：
了解半导体二极管的结构、类型、特性与参数 掌握半导体二极管在电子技术中的应用
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1.2.1 二极管概述
一个PN结加上相应的外引线，然后用外壳封 装就成为最简单的二极管了，其中，从P区引出的 引线叫做阳极或正极、从N区引出的引线叫做阴极 或负极。
半导体二极管的内部就是一个PN结，因此二极管具有和 PN结相同的单向导电性，实际的二极管伏安特性曲线如 下图所示：
硅管2CP12
击电穿 压IS
反向 电流 反向特性
击穿特性
i/mA
正向特性
0
锗管2AP9
u/V
μA
死区 电压
退出
3. 二极管的特性与参数
PN 结的正向和反向电流与外加电压的关系 可以用公式表示为：
N型半导体 根据掺入杂质的不同掺杂半导体可以分为
P型半导体
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1.1.2杂质半导体
（1）N型半导体——杂质为少量5价元素，如磷（P）； （2） P型半导体——杂质为少量3价元素，如硼（B）。
空穴
N型
磷原子 硼原子
P型
自由电子 自由电子——多数载流子
空穴——少数载流子
载流子数 电子数
空穴 —— 多子
也有可以发出红外光等不可见光的发光二极管。
24
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1.2.3 发光二极管
发光二极管具有驱动电压低、工作电流小、具有 很强的抗振动和抗冲击能力、体积小、可靠性高、耗 电省和寿命长等优点，广泛应用于信号指示等电路中。
自由电子 ——少子
载流子数 空穴数
退出
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
注意： 无论是N型还是P型半导体都是电
中性，对外不显电性！！！
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1.1.3 PN结形成与单向导电性
什么是PN结？ PN结是P型与N型半导体区域交界处的特殊带电薄层，
具有特殊的单向导电性，是半导体元器件制造的基础单元。
退出
1.1.3 PN结形成与单向导电性
第 1 章 基本半导体分立器件
本章点睛
各种基本电 子器件
能完成某种 功能的电子 电路
复杂的电子 电路系统
《电子技术》尹常永主编
在进行本章的学习之前，先来看看下面 的3个问题。
• 问题1：这一章要学什么呢? • 问题2：“分立”是什么意思？ • 问题3：顾名思义，半导体器件一定是由半
导体材料制成的，为什么其他材料，比如 说导体不能作为构成电子器件的主要材料 呢？
IIS(eU/UT 1)
反向饱 和电流
温度的电压当量，常温下： UT = 26 mV
当U>0时为正向特性；当U<0时为反向特性。
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3. 二极管的特性与参数
2.二极管的主要参数 （1）最大整流电流IF ——指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流值。 （2）最高反向工作电压UBR ——指二极管不击穿时所允许加的最高反向电压，UBR 通常是反向击穿电压的一半，以确保二极管安全工作。 （3）反向电流IR ——在常温下和规定的反偏电压下的反向电流。
（2）自由电子-空穴数目相等，
对外不显电性。
硅（锗）原子在晶体中的共价键排列
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2.自由电子运动与空穴运动
外电路中的电流 I
IN IP I=In（电子电流）+Ip（空穴电流）
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1.1.2杂质半导体
本征半导体实际使用价值不大，但如 果在本征半导体中掺入微量某种杂质元素， 就形成了广泛用来制造半导体元器件的N型 和P型半导体。
P区
多子空穴
外电场
+
正向电流IF
N区
多子自由电子
内电场
U
R
所以，正偏时扩散运 动增强，漂移运动几乎减 小为0，宏观上形成很大的
正向电流 IF 。
外电场越强，正向电 流越大，PN结的正向电阻 越小。
退出
1.1.3 PN结形成与特性
（2）PN结的反向截止特性——反偏截止（P区电位低于N区）
P区
少子自由电子
硅和锗的 外层价电子都 是4个，所以 都是4价元素， 右图是硅和锗 的原子结构示 意图。
（a）硅原子结构
（b）锗原子结构
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1.本征激发与复合
这四个价电子不仅受自身原子核的束缚，还受到相邻 原子核的吸引，从而形成了共价键结构，如下图所示：
价电子（热激发）
自由电子-空穴对
复合
平衡
（1）温度越高，自由电子-空穴 对数目越多；
N区
少子空穴
内电场
外电场
+
反向电流IR
U
R
所以，反偏时漂移运 动增强，扩散运动几乎减 小为0，由于少子数目较少， 宏观上形成极小的反向电
流IR （接近于0） 。
外电场增强，反向电 流也几乎不增加，PN结的 反向电阻很大。
退出
1.1.3 PN结形成与特性
要记住： （1）外加正向电压时PN结的正向电阻 很小，电流较大，是多子扩散形成的； （2）外加反向电压时PN结的反向电阻 很大，电流极小，是少子漂移形成的。 要注意：
PN结的形成
P
N
区
区
载流子 浓度差
内电场
多 复 空间
内电场
子 合 电荷 阻碍多子扩散
扩
区 帮助少子漂移
散 (耗尽层)
扩散 漂移 动态 平衡
平衡 PN结
注意：动态平衡的PN结交界面上无电流流过，即 I = 0。
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1.1.3 PN结形成与特性
（1）PN结的正向导通特性——正偏导通（P区电位高于N区）
2
半导体基础知识与PN结 二极管 晶体管
场效应管 本章小结
3
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1.1 半导体基础知识与PN结
主要要求：
了解半导体材料的基本知识 理解关于半导体的基本概念 理解PN结的形成 掌握PN结的单向导电作用
退出
1.1.1 本征半导体
常用的半导体材料有硅（Si）和锗（Ge），高纯度 的硅和锗都是单晶结构，它们的原子整齐地按一定规律排 列，原子间的距离不仅很小，而且是相等的。把这种纯净 的、原子结构排列整齐的半导体称为本征半导体。
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1.2.2 稳压二极管
【相关链接】稳压二极管的温度特性
23
1.2.3 发光二极管
1. 发光二极管的符号及特性
发光二极管是一种将电能直接转换成光能的固体器件， 简称LED（Light Emitting Diode）。
和普通二极管相 似，LED也是由一个 PN结组成的，当正向 导通时可以发出一定 波长的可见光，常有 红、绿、黄等颜色。
图中的箭头表示正偏时的 正向电流方向。
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1. 二极管的符号与常见外形
分类：
硅二极管
按材料分
按结构分
锗二极管
阳极
P型层
金属触丝
点接触型
面接触型
阳极
SiO2保护层
锡
N 型锗
支架
阴极
点接触型
N型硅
P型扩散层
阴极
面接触型
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1. 常见二极管的外形
19
2 . 二极管的伏安特性
PN结电路中要串联限流电阻。
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1.2 二极管
主要要求：
了解半导体二极管的结构、类型、特性与参数 掌握半导体二极管在电子技术中的应用
退出
1.2.1 二极管概述
一个PN结加上相应的外引线，然后用外壳封 装就成为最简单的二极管了，其中，从P区引出的 引线叫做阳极或正极、从N区引出的引线叫做阴极 或负极。
半导体二极管的内部就是一个PN结，因此二极管具有和 PN结相同的单向导电性，实际的二极管伏安特性曲线如 下图所示：
硅管2CP12
击电穿 压IS
反向 电流 反向特性
击穿特性
i/mA
正向特性
0
锗管2AP9
u/V
μA
死区 电压
退出
3. 二极管的特性与参数
PN 结的正向和反向电流与外加电压的关系 可以用公式表示为：
N型半导体 根据掺入杂质的不同掺杂半导体可以分为
P型半导体
退出
1.1.2杂质半导体
（1）N型半导体——杂质为少量5价元素，如磷（P）； （2） P型半导体——杂质为少量3价元素，如硼（B）。
空穴
N型
磷原子 硼原子
P型
自由电子 自由电子——多数载流子
空穴——少数载流子
载流子数 电子数
空穴 —— 多子
也有可以发出红外光等不可见光的发光二极管。
24
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1.2.3 发光二极管
发光二极管具有驱动电压低、工作电流小、具有 很强的抗振动和抗冲击能力、体积小、可靠性高、耗 电省和寿命长等优点，广泛应用于信号指示等电路中。
自由电子 ——少子
载流子数 空穴数
退出
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
注意： 无论是N型还是P型半导体都是电
中性，对外不显电性！！！
退出
1.1.3 PN结形成与单向导电性
什么是PN结？ PN结是P型与N型半导体区域交界处的特殊带电薄层，
具有特殊的单向导电性，是半导体元器件制造的基础单元。
退出
1.1.3 PN结形成与单向导电性
第 1 章 基本半导体分立器件
本章点睛
各种基本电 子器件
能完成某种 功能的电子 电路
复杂的电子 电路系统
《电子技术》尹常永主编
在进行本章的学习之前，先来看看下面 的3个问题。
• 问题1：这一章要学什么呢? • 问题2：“分立”是什么意思？ • 问题3：顾名思义，半导体器件一定是由半
导体材料制成的，为什么其他材料，比如 说导体不能作为构成电子器件的主要材料 呢？
IIS(eU/UT 1)
反向饱 和电流
温度的电压当量，常温下： UT = 26 mV
当U>0时为正向特性；当U<0时为反向特性。
退出
3. 二极管的特性与参数
2.二极管的主要参数 （1）最大整流电流IF ——指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流值。 （2）最高反向工作电压UBR ——指二极管不击穿时所允许加的最高反向电压，UBR 通常是反向击穿电压的一半，以确保二极管安全工作。 （3）反向电流IR ——在常温下和规定的反偏电压下的反向电流。
（2）自由电子-空穴数目相等，
对外不显电性。
硅（锗）原子在晶体中的共价键排列
退出
2.自由电子运动与空穴运动
外电路中的电流 I
IN IP I=In（电子电流）+Ip（空穴电流）
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1.1.2杂质半导体
本征半导体实际使用价值不大，但如 果在本征半导体中掺入微量某种杂质元素， 就形成了广泛用来制造半导体元器件的N型 和P型半导体。
P区
多子空穴
外电场
+
正向电流IF
N区
多子自由电子
内电场
U
R
所以，正偏时扩散运 动增强，漂移运动几乎减 小为0，宏观上形成很大的
正向电流 IF 。
外电场越强，正向电 流越大，PN结的正向电阻 越小。
退出
1.1.3 PN结形成与特性
（2）PN结的反向截止特性——反偏截止（P区电位低于N区）
P区
少子自由电子
硅和锗的 外层价电子都 是4个，所以 都是4价元素， 右图是硅和锗 的原子结构示 意图。
（a）硅原子结构
（b）锗原子结构
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1.本征激发与复合
这四个价电子不仅受自身原子核的束缚，还受到相邻 原子核的吸引，从而形成了共价键结构，如下图所示：
价电子（热激发）
自由电子-空穴对
复合
平衡
（1）温度越高，自由电子-空穴 对数目越多；
N区
少子空穴
内电场
外电场
+
反向电流IR
U
R
所以，反偏时漂移运 动增强，扩散运动几乎减 小为0，由于少子数目较少， 宏观上形成极小的反向电
流IR （接近于0） 。
外电场增强，反向电 流也几乎不增加，PN结的 反向电阻很大。
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1.1.3 PN结形成与特性
要记住： （1）外加正向电压时PN结的正向电阻 很小，电流较大，是多子扩散形成的； （2）外加反向电压时PN结的反向电阻 很大，电流极小，是少子漂移形成的。 要注意：
PN结的形成
P
N
区
区
载流子 浓度差
内电场
多 复 空间
内电场
子 合 电荷 阻碍多子扩散
扩
区 帮助少子漂移
散 (耗尽层)
扩散 漂移 动态 平衡
平衡 PN结
注意：动态平衡的PN结交界面上无电流流过，即 I = 0。
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1.1.3 PN结形成与特性
（1）PN结的正向导通特性——正偏导通（P区电位高于N区）
2
半导体基础知识与PN结 二极管 晶体管
场效应管 本章小结
3
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1.1 半导体基础知识与PN结
主要要求：
了解半导体材料的基本知识 理解关于半导体的基本概念 理解PN结的形成 掌握PN结的单向导电作用
退出
1.1.1 本征半导体
常用的半导体材料有硅（Si）和锗（Ge），高纯度 的硅和锗都是单晶结构，它们的原子整齐地按一定规律排 列，原子间的距离不仅很小，而且是相等的。把这种纯净 的、原子结构排列整齐的半导体称为本征半导体。
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1.2.2 稳压二极管
【相关链接】稳压二极管的温度特性
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1.2.3 发光二极管
1. 发光二极管的符号及特性
发光二极管是一种将电能直接转换成光能的固体器件， 简称LED（Light Emitting Diode）。
和普通二极管相 似，LED也是由一个 PN结组成的，当正向 导通时可以发出一定 波长的可见光，常有 红、绿、黄等颜色。