《电子技术基础》(模电+数电)教材配套课件[优质PPT]

本征半导体的最外层电子（称为价电子）除受到原子核 吸引外还受到共价键束缚，因而它的导电能力差。
价电子从外界获得能量，挣脱共价键的束缚而成为自由 电子。这时，在共价键结构中留下相同数量的空位，每次原 子失去价电子后，变成正电荷的离子，从等效观点看，每个 空位相当于带一个基本电荷量的正电荷，成为空穴。
价电子 共价健
2.温度敏感性：半导体的电阻率随温度变化很敏感,并 随掺杂浓度不同，具有正或负的电阻温度 系数(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。
3.光敏感性：光照能改变半导体的电阻率。 (可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等)。
三、本征半导体
纯净的不含任何杂质、晶体结构排列整齐的半导体，称 为本征半导体。
半导体中的载流子数目也不多，远远低于金属导体，其 导电性能比导体差而比绝缘体好。
半导体:导电性能介于导体与绝缘体之间的物质称半导体。 常用的半导体材料有硅（Si）、锗（Ge）、硒（Se）和砷化 镓（GaAs）及其他金属氧化物和硫化物等，半导体一般呈晶 体结构。
二、半导体的特性
半导体的导电特性：
1.掺杂性：在半导体中掺入微量杂质，可改变其电 阻率和导电类型(可做成各种不同用途的 半导体器件，如二极管和三极管等）。
共价键中的两个电子，称为价电子。
四、N型和P型半导体
用特殊工艺在本征半导体掺入微量五价元素，
如磷或砷。
在常温下即可
变为自由电子 掺入五价元素
掺杂后自由电子数目
多余 大量增加，自由电子导电 电子 成为这种半导体的主要导
电方式，称为电子型半导
体或N型半导体。
失去一个 电子变为 正离子
在N 型半导体中自由电子 磷原子 是多数载流子，空穴是少数
第1章半导体器件基础知识
第一节 半导体的基础知识 第二节 半导体二极管 第三节 半导体三极管
第二节 半导体二极管
一、二极管的结构 在PN结的两端各引出一根电极引线，然后用外壳封装起来
就构成了半导体二极管，简称二极管，如图（a）所示，其图 形符号如图（b）所示。
VD
正极
负极
图（a）
图（b）
二、二极管的类型
2． PN结的单向导电性
ＰＮ结具有单向导电的特性，这种特性可以通过实验加以 证明。取一个ＰＮ结分别接成如图所示的电路。 实验证明如 图（a）所示电路的灯泡发亮，说明此时ＰＮ结电阻很小， 处 于“导通”状态。当把电路切换成如图（b）所示的电路时灯 泡不亮了，说明此时PN结电阻很大，处于“截止”状态。
《电子技术基础》 （模电+数电）
教材配套课件
第1章 半导体器件基础知识
教学目的及要求：
1.了解本征半导体和杂质半导体 2.掌握PN结的形成以及PN结的特点 3.二极管的结构、符号与特性 4.掌握半导体三极管的电流放大作用和伏安特性 曲线。
教学重点：
N，P型半导体以及PN结的特点，二极管的特性； 掌握半导体三极管的电流放大作用和伏安特性曲线
内电场被加
－－－ － －－ + + + + + + －－－－ － － + + + + + +
P
IR
内电场 外电场
–+
N
强，少子的漂 移加强，由于 少子数量很少， 形成很小的反 向电流。
PN 结加反向电压时，反向电流较小，反向电阻较 大，PN结处于截止状态。
温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。
PN结的单向导电性原理
1）PN 结加正向电压（正向偏置） P接正、N接负
PN 结变窄
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ + ++ + + + + ++ + + + + ++ + +
P IF
内电场 N
外电场
+–
内电场被 削弱，多子 的扩散加强， 形成较大的 扩散电流。
PN 结加正向电压时，正向电流较大，正向电 阻较小，PN结处于导通状态。
载流子。
在半导体硅或锗中掺入少量三价元素，如硼元素
掺入三价元素 空穴 掺杂后空穴数目大量
增加，空穴导电成为这 种半导体的主要导电方 式，称为空穴半导体或 P型半导体。
接受一个 电子变为 负离子
在 P 型半导体中空穴是多 硼原子 数载流子，自由电子是少数
载流子。
在外加电压的作用下，P 型半导体中的电流 主要是 b ，N 型半导体中的电流主要是 a 。
（a. 电子电流、b.空穴电流）
五、PN结
1．PN结的形成 在一块纯净的半导体晶片上，采取一定的工艺措施，在两 边掺入不同的杂质，分别形成P型半导体和N型半导体，它们的 交界面就形成了PN结。
P区 PN结 N区
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
空穴
电子
内电场
PN结的形成机理
内电场越强，漂移运 动越强，而漂移使空间
少子的漂移运动 电荷区变薄。
二极管按制造材料分类，主要有硅二极管和锗二极管； 按用途分类，主要有整流二极管、检波二极管、稳压二 极管、开关二极管等； 按接触的面积大小分类，可分为点接触型和面接触型两 类。
(1) 点接触型
点接触型二极管是一根很细的金属触丝（如三价元素铝） 和一块N型半导体（如锗）的表面接触，然后在正方向通过 很大的瞬时电流，使触丝和半导体牢固接在一起，三价金属 与锗结合构成PN结。由于点接触型二极管金属触丝很细，形 成的PN结很小，所以它不能承受大的电流和高的反向电压。 由于极间电容很小，所以这类管子适用于高频电路。
P 型半导体
－－－－－－ －－－－－－ －－－－－－ －－－－－－
内电场 N 型半导体
++++++
扩散和漂移
+ + + + + + 这一对相反的
+ + + + + + 运动最终达到
+ + + + + + 动态平衡，空
浓度差 多子的扩散运动
形成空间电荷区
扩散的结果使
空间电荷区变宽。
间电荷区的厚 度固定不变。
2）PN 结加反向电压（反向偏置）P接负、N接正
－－－ － －－ + + + + + + －－－ － －－ + + + + + + －－－ － －－ + + + + + +
P
内电场 外电场
N
–+
2） PN 结加反向电压（反向偏置）P接负、N接正
PN 结变宽
－－－ － －－ + + + + + +
教学难点：
PN结的形成；半导体三极管的电流放大原理
第1章半导体器件基础知识
第一节 半导体的基础知识 第二节 半导体二极管 第三节 半导体三极管
第一节 半导体的基础知识
一、半导体的概念
金属导体内的载流子只有一种，就是自由电子，而且数目 很多，所以具有良好的导电性能。
绝缘体中载流子的数目很少，因而导电性能很差，几乎 不导电。