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半导体器件物理教案课件PPT第一章：半导体物理基础知识1.1 半导体的基本概念介绍半导体的定义、特点和分类解释n型和p型半导体的概念1.2 能带理论介绍能带的概念和能带结构解释导带和价带的概念讲解半导体的导电机制第二章：半导体材料与制备2.1 半导体材料介绍常见的半导体材料，如硅、锗、砷化镓等解释半导体材料的制备方法，如拉晶、外延等2.2 半导体器件的制备工艺介绍半导体器件的制备工艺，如掺杂、氧化、光刻等解释各种制备工艺的作用和重要性第三章：半导体器件的基本原理3.1 晶体管的基本原理介绍晶体管的结构和工作原理解释n型和p型晶体管的概念讲解晶体管的导电特性3.2 半导体二极管的基本原理介绍半导体二极管的结构和工作原理解释PN结的概念和特性讲解二极管的导电特性第四章：半导体器件的特性与测量4.1 晶体管的特性介绍晶体管的主要参数，如电流放大倍数、截止电流等解释晶体管的转移特性、输出特性和开关特性4.2 半导体二极管的特性介绍半导体二极管的主要参数，如正向压降、反向漏电流等解释二极管的伏安特性、温度特性和频率特性第五章：半导体器件的应用5.1 晶体管的应用介绍晶体管在放大电路、开关电路和模拟电路中的应用解释晶体管在不同应用电路中的作用和性能要求5.2 半导体二极管的应用介绍半导体二极管在整流电路、滤波电路和稳压电路中的应用解释二极管在不同应用电路中的作用和性能要求第六章：场效应晶体管（FET）6.1 FET的基本结构和工作原理介绍FET的结构类型，包括MOSFET、JFET等解释FET的工作原理和导电机制讲解FET的输入阻抗和输出阻抗6.2 FET的特性介绍FET的主要参数，如饱和电流、跨导、漏极电流等解释FET的转移特性、输出特性和开关特性分析FET的静态和动态特性第七章：双极型晶体管（BJT）7.1 BJT的基本结构和工作原理介绍BJT的结构类型，包括NPN型和PNP型解释BJT的工作原理和导电机制讲解BJT的输入阻抗和输出阻抗7.2 BJT的特性介绍BJT的主要参数，如放大倍数、截止电流、饱和电流等解释BJT的转移特性、输出特性和开关特性分析BJT的静态和动态特性第八章：半导体存储器8.1 动态随机存储器（DRAM）介绍DRAM的基本结构和工作原理解释DRAM的存储原理和读写过程分析DRAM的性能特点和应用领域8.2 静态随机存储器（SRAM）介绍SRAM的基本结构和工作原理解释SRAM的存储原理和读写过程分析SRAM的性能特点和应用领域第九章：半导体集成电路9.1 集成电路的基本概念介绍集成电路的定义、分类和特点解释集成电路的制造工艺和封装方式9.2 集成电路的设计与应用介绍集成电路的设计方法和流程分析集成电路在电子设备中的应用和性能要求第十章：半导体器件的测试与故障诊断10.1 半导体器件的测试方法介绍半导体器件测试的基本原理和方法解释半导体器件测试仪器和测试电路10.2 半导体器件的故障诊断介绍半导体器件故障的类型和原因讲解半导体器件故障诊断的方法和步骤第十一章：功率半导体器件11.1 功率二极管和晶闸管介绍功率二极管和晶闸管的结构、原理和特性分析功率二极管和晶闸管在电力电子设备中的应用11.2 功率MOSFET和IGBT介绍功率MOSFET和IGBT的结构、原理和特性分析功率MOSFET和IGBT在电力电子设备中的应用第十二章：光电器件12.1 光电二极管和太阳能电池介绍光电二极管和太阳能电池的结构、原理和特性分析光电二极管和太阳能电池在光电子设备中的应用12.2 光电晶体管和光开关介绍光电晶体管和光开关的结构、原理和特性分析光电晶体管和光开关在光电子设备中的应用第十三章：半导体传感器13.1 温度传感器和压力传感器介绍温度传感器和压力传感器的结构、原理和特性分析温度传感器和压力传感器在电子测量中的应用13.2 光传感器和磁传感器介绍光传感器和磁传感器的结构、原理和特性分析光传感器和磁传感器在电子测量中的应用第十四章：半导体器件的可靠性14.1 半导体器件的可靠性基本概念介绍半导体器件可靠性的定义、指标和分类解释半导体器件可靠性的重要性14.2 半导体器件可靠性的影响因素分析半导体器件可靠性受材料、工艺、封装等因素的影响14.3 提高半导体器件可靠性的方法介绍提高半导体器件可靠性的设计和工艺措施第十五章：半导体器件的发展趋势15.1 纳米晶体管和新型存储器介绍纳米晶体管和新型存储器的研究进展和应用前景15.2 新型半导体材料和器件介绍石墨烯、碳纳米管等新型半导体材料和器件的研究进展和应用前景15.3 半导体器件技术的未来发展趋势分析半导体器件技术的未来发展趋势和挑战重点和难点解析重点：1. 半导体的基本概念、分类和特点。
电工与电子技术-半导体器件电子教案第一章：半导体基础知识1.1 半导体的概念与分类1.2 半导体的导电特性1.3 掺杂对半导体的影响1.4 半导体材料的制备方法第二章：二极管2.1 二极管的结构与分类2.2 二极管的伏安特性2.3 二极管的应用电路2.4 特殊二极管介绍第三章：晶体三极管3.1 晶体三极管的结构与分类3.2 晶体三极管的工作原理3.3 晶体三极管的伏安特性3.4 晶体三极管的应用电路第四章：场效应晶体管4.1 场效应晶体管的结构与分类4.2 场效应晶体管的工作原理4.3 场效应晶体管的伏安特性4.4 场效应晶体管的应用电路第五章：集成电路5.1 集成电路的基本概念5.2 集成电路的分类与特点5.3 集成电路的封装与测试5.4 常见集成电路的应用案例第六章：晶闸管及其应用6.1 晶闸管的结构与分类6.2 晶闸管的工作原理6.3 晶闸管的伏安特性6.4 晶闸管的应用电路第七章：功率集成电路7.1 功率集成电路的基本概念7.2 功率集成电路的分类与特点7.3 功率集成电路的封装与测试7.4 常见功率集成电路的应用案例第八章：光电器件8.1 光电器件的基本概念8.2 光电器件的分类与特点8.3 光电器件的伏安特性8.4 光电器件的应用电路第九章：半导体传感器9.1 半导体传感器的概念与分类9.2 半导体传感器的原理与应用9.3 常见半导体传感器的特点与选择9.4 半导体传感器在自动化技术中的应用第十章：半导体器件的测试与保护10.1 半导体器件测试的基本方法10.2 半导体器件保护电路的设计10.3 半导体器件的可靠性与失效分析10.4 半导体器件测试与保护在实际应用中的重要性重点和难点解析重点一：半导体的导电特性解析：半导体的导电特性是理解半导体器件工作的基础，其中载流子（电子和空穴）的浓度、迁移率和寿命是关键参数。
需要通过实验和模拟来加深学生对这些特性的理解。
重点二：二极管的伏安特性解析：二极管的伏安特性曲线是教学中的难点，需要通过图解和实验来让学生理解正向导通和反向截止的物理过程。
第一章半导体器件基础【学习目标】1.了解PN结的单向导电性。
2.熟悉二极管的伏安特性3.了解开关二极管、整流二极管、稳压二极管的基本用途。
4.掌握三极管输出特性曲线中的截止区、放大区和饱和区等概念.5.熟悉三极管共发射极电流放大系数β的含义。
6.熟悉对三极管开关电路工作状态的分析方法.7.熟悉三极管的主要参数。
8.熟悉MOS场效应管的分类及符号.9.熟悉增强型NMOS管的特性曲线.10.了解MOS场效应管的主要参数。
【内容提要】本章介绍三种常用的半导体器件,即半导体二极管、三极管及MOS场效应管。
重点介绍这些器件的外部特性曲线、主要参数及电路实例。
一、教学内容(一）半导体二极管1．PN 结的伏安特性PN 结的伏安特性描述了PN 结两端电压u 和流过PN 结电流i 之间的关系。
图是PN 结的伏—安特性曲线。
可以看出：（1）当外加正向电压较小(u I <U ON )时，外电场不足以克服PN 结内电场对多子扩散所造成的阻力，电流i 几乎为0，PN 结处于截止状态；（2）当外加正向电压u I 大于U ON 时,正向电流i 随u 的增加按指数规律上升且i 曲线很陡 。
（3）当外加反向电压(u<0）时，反向电流很小, 几乎为0，用I R 表示；（4）当u £ U （BR ） 时，二极管发生电击穿,｜u| 稍有增加,|i ｜急剧增大, u » U BR 。
把PN 结外加正向电压导通、外加反向电压截止的性能称作单向导电特性。
U ON 称作导通电压，也叫开启电压, U （BR) 称作反向击穿电压，I R 称作反向电流。
2．半导体二极管应用举例半导体二极管是将PN 结用外壳封装、加上电极引线构成。
可以用作限幅电路、开关电路等。
（1）用作限幅电路图2.2(a)是二极管电路。
假设输入电压u I 是一周期性矩形脉冲,输入高电平U IH =+5V 、低电平U IL =-5V ，见图(b ）。
第一章电力半导体器件电力电子变流技术试题汇总 （第一章 电力半导体器件）一、填空题1.晶闸管是三端器件，三个引出电极分别是，阳极、门极和__阴__极。
2.晶闸管额定通态平均电流I VEAR 是在规定条件下定义的，是晶闸管允许连续通过__工频__正弦半波电流的最大平均值。
3.处于阻断状态的晶闸管，只有在阳极承受正向电压，且__门极加上正向电压 _时，才能使其开通。
4.晶闸管额定通态平均电流I VEAR 是在规定条件下定义的，条件要求环境温度为_+400__。
5.对同一只晶闸管，断态不重复电压U DSM 与转折电压U BO 数值大小上有U DSM __小于_U BO 。
6..对同一只晶闸管，维持电流I H 与擎住电流I L 在数值大小上有I L _≈（2～4）_I H 。
7..晶闸管反向重复峰值电压等于反向不重复峰值电压的_90%___。
8.普通逆阻型晶闸管的管芯是一种大功率__四__层结构的半导体元件。
9.可关断晶闸管（GTO ）的电流关断增益βoff 的定义式为minoff G AI I -=β。
10.晶闸管门极触发刚从断态转入通态即移去触发信号，能维持通态所需要的最小阳极电流，称为____擎住电流I L __。
11..晶闸管的额定电压为断态重复峰值电压U DRm 和反向重复峰值电压U RRm 中较_小__的规化值。
12.普通晶闸管的额定电流用通态平均电流值标定，双向晶闸管的额定电流用__有效值_标定。
13.普通晶闸管属于__半控型_器件，在整流电路中，门极的触发信号控制晶闸管的开通，晶闸管的关断由交流电源电压实现。
14.IGBT的功率模块由IGBT和_快速二极管_芯片集成而成。
15.对于同一个晶闸管，其维持电流IH _ 小于_擎住电流IL。
16.2.可用于斩波和高频逆变电路，关断时间为数十微秒的晶闸管派生器件是__快速晶闸管____。
17.功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是__智能功率集成电路（SPIC）。
18.晶闸管断态不重复电压UDSM 与转折电压UBO数值大小上应为，UDSM_＝90% UBO。
19.功率晶体管缓冲保护电路中的二极管要求采用_快速__型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。
20.晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是__解决静态不均压__措施。
21.晶闸管断态不重复峰值电压U DSM与断态重复峰值电压U DRM数值大小上应有U DSM__小于__U DRM。
22.波形系数可以用来衡量具有相同的平均值，而波形不同的电流有效值_的大小程度。
23.当晶闸管_阳极加反向电压_时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在关断状态。
24.逆导型晶闸管是将逆阻型晶闸管和__大功率二极管__集成在一个管芯上组成的。
25.当晶闸管阳极承受__反向电压_时，不论门极加何种极性的触发信号，管子都处于断态。
26.使已导通的晶闸管关断的条件是使流过晶闸管的电流减小至__维持电流IH_以下。
27.在双向晶闸管的4种触发方式中，_Ⅲ+_方式的触发灵敏度最低。
28.在晶闸管的两端并联阻容元件，可抑制晶闸管关断______。
29.当晶闸管承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都将工作在_关断_状态。
30.晶闸管工作过程中，管子本身产生的损耗等于流过管子的电流乘以管子_两端的电压_。
31.维持电流IH是指晶闸管维持通态所需的_最小阳极_电流。
32.对于普通晶闸管，在没有门极触发脉冲的情况下，有两种因素会使其导通，一是正向阳极电压UA 过高，二是__反向阳极电压－UA过高____。
33.为防止晶闸管误触发，应使干扰信号不超过不触发区。
34.由逆阻型晶闸管和整流管集成的晶闸管称为_逆导型晶闸管__。
35.反向重复峰值电压URRM 等于反向不重复峰值电压URSM的90% 。
36.按照控制信号的性质来分，晶闸管是属于_电流_驱动型电力电子器件。
37.晶体管开通时间ton =___td+tr__。
38.擎住电流IL是指使晶闸管刚刚从断态转入通态，并在移去触发信号之后，能维持通态所需的最小阳极电流。
39.晶闸管通态(峰值)电压UTm是_ 晶闸管以π倍或规定倍数的额定通态平均电流时的瞬时峰值电压值 __40.IGBT是一种__MOSSEFE__驱动的电子器件。
41.电力晶体管的安全工作区由___四__条曲线限定。
42.晶闸管的通态平均电流IVEAR 的波形系数Kf=VEARVEII。
43.波形系数可以用来衡量具有相同电流平均值_，而波形不同的电流有效值的大小程度。
二、选择题。
1.造成在不加门极触发控制信号即使晶闸管从阻断状态转为导通状态的非正常转折有二种因素，一是阳极的电压上升率du/dt太快，二是( C )A.阳极电流上升太快B.阳极电流过大C.阳极电压过高D.电阻过大2.在IVEAR 定义条件下的波形系数kfe为( B )A.πB.2πC.23π D.2π3.晶闸管的额定电压是这样规定的，即取断态重复峰值电压和反向重复峰值电压中较小的一个，并经如下处理( D ) A.乘以1.5倍 B.乘以2倍C.加100D.规化为标准电压等级4.晶闸管不具有自关断能力，常称为( B ) A.全控型器件 B.半控型器件 C.触发型器件D.自然型器件 5.当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，晶闸管都将工作在( D )A.导通状态B.不定C.饱和状态D.关断状态6.功率晶体管的安全工作区范围由几条曲线限定( A ) A.4条 B.3条 C.5条 D.2条7.晶闸管的伏安特性是指( C ) A.阳极电压与门极电流的关系 B.门极电压与门极电流的关系 C.阳极电压与阳极电流的关系D.门极电压与阳极电流的关系 8.晶闸管电流的波形系数定义为( A ) A.VARV f I I K =B.VVARf I I K =C.K f =I VAR ·I VD.K f =I VAR -I V9.取断态重复峰值电压和反向重复峰值电压中较小的一个，并规化为标准电压等级后，定为该晶闸管的( D ) A.转折电压 B.反向击穿电压 C.阈值电压D.额定电压10.具有自关断能力的电力半导体器件称为( A )A.全控型器件B.半控型器件C.不控型器件D.触发型器件11.晶闸管的三个引出电极分别是（A）A.阳极、阴极、门极B.阳极、阴极、栅极C.栅极、漏极、源极D.发射极、基极、集电极12.当晶闸管承受反向阳极电压且门极施加正向脉冲时，正常情况下晶闸管都将工作在（B）A.导通状态 B.关断状态C.饱和状态D.不定13.处于阻断状态的晶闸管，只有在阳极与阴极间加正向电压，且在门极与阴极间作何处理才能使其开通（ C ）A.并联一电容B.串联一电感C.加正向触发电压D.加反向触发电压14.晶闸管工作过程中，管子本身产生的管耗等于管子两端电压乘以（ A ）A.阳极电流B.门极电流C.阳极电流与门极电流之差D.阳极电流与门极电流之和15.功率晶体管（GTR）的安全工作区由几条曲线所限定（ D ）A.3条B.2条C.5条D.4条16.由门极控制导通的晶闸管导通后，门极信号( A )。
A.失去作用B.需维持原值C.需降低D.需提高17.逆导晶闸管是一种集成功率器件，将逆阻型晶闸管和( A )反并联在一个管芯上的。
A.二极管B.晶闸管C.晶体管D.场效应管18.GTO 的电流关断增益βof =( A )。
A.|I |I min G A-B.|I |I GT A- C.|I |I GD A-D.|I |I GFM A-19.晶闸管门极触发信号刚从断态转入通态即移去触发信号，能维持通态所需要的最小阳极电流，称为（ B ）。
A.维持电流 B.擎住电流 C.浪涌电流D.额定电流20.与普通晶闸管不同，双向晶闸管的额定电流的标定用（ C ）。
A.平均电流值 B.通态平均电流值 C.有效值D.最大电流值21.双极型功率晶体管和MOSFET 的复合器件是（B ）。
A.GTO B.IGBT C.GTRD.MCT22.功率晶体管GTR 从高电压小电流向低电压大电流跃变的现象称为( B ) A.一次击穿 B.二次击穿 C.临界饱和 D.反向截止 23.逆导晶闸管是将大功率二极管与何种器件集成在一个管芯上而成( B ) A.大功率三极管 B.逆阻型晶闸管 C.双向晶闸管 D.可关断晶闸管24.在晶闸管应用电路中，为了防止误触发应将幅值限制在不触发区的信号是( A ) A.干扰信号 B.触发电压信号 C.触发电流信号 D.干扰信号和触发信号25.当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在( B )A.导通状态B.关断状态C.饱和状态D.不定26.按器件的可控性分类，普通晶闸管属于（B）A．全控型器件B．半控型器件C．不控型器件D．电压型器件27.下列4种电力电子器件,哪种是半控型电力电子器件。
( C )A.电力二极管B.门极可关断晶闸管C.晶闸管D.电力晶体管28.功率晶体管的二次击穿现象表现为( A )A.从高电压小电流向低电压大电流跃变B.从低电压大电流向高电压小电流跃变C.从高电压大电流向低电压小电流跃变D.从低电压小电流向高电压大电流跃变29.普通晶闸管不具备自关断能力，常被称为（B）A．全控制器件B．半控型器件C．不控制器件D．触发型器件30.决定触发脉冲最小宽度一个重要因素是( B )A. 维持电流IH B. 擎住电流ILC. 浪涌电流ITSmD. 额定电流32.为防止晶闸管误触发，应使干扰信号不超过( B )A. 安全区B. 不触发区C. 可靠触发区D. 可触发区33. 要关断GTO，则需( B )A. 在门极加正脉冲信号B. 在门极加负脉冲信号C. 加强迫关断电路D. 加正弦波信号34. 全控型器件是( D )A. 光控晶闸管B. 双向晶闸管C. 逆导晶闸管D. 功率晶体管35.双向晶闸管是三端几层半导体结构?( A )A．五层B．四层C．三层D．二层36.为了减小门极损耗，晶闸管正常导通的方法是阳极加正向电压，门极加（A）。
A．正脉冲B．负脉冲C．直流D．正弦波37．在GTR作为开关的电路中，若在转换的过程中出现从高电压小电流到低电压大电流的现象，则说明晶体管（ B）。
A．失控B．二次击穿C．不能控制关断D．不能控制开通38．下列器件中为全控型器件的是（ D）。
A．双向晶闸管B．快速晶闸管C．光控晶闸管D．功率场效应晶体管40.逆导晶闸管是将大功率二极管与何种器件集成在一个管芯上而成( B )A.大功率三极管B.逆阻型晶闸管C.双向晶闸管D.可关断晶闸管41.功率晶体管GTR从高电压小电流向低电压大电流跃变的现象称为( D )A.一次击穿B.反向截止C.临界饱和D.二次击穿42.下面给出的四个电力半导体器件中，哪个是全控型电力半导体器件( C )A.二极管B.晶闸管C.功率晶体管D.逆导晶闸管43.晶闸管的正向不重复峰值电压U Dsm 与转折电压U 80的关系是( C ) A.U Dsm =U B0 B.U Dsm >U B0 C.U Dsm <U B0D.U Dsm =1.2U B044.晶闸管在正常工作中，触发控制信号应加在( C ) A.阳极 B.阴极 C.门极D.漏极45.晶闸管的伏安特性是指( C ) A.阳极电压与门极电流的关系 B.门极电压与门极电流的关系 C.阳极电压与阳极电流的关系 D.门极电压与阳极电流的关系 46.晶闸管是 ( B ) A.2端器件 B.3端器件 C.4端器件D.5端器件47.快速熔断器可以用于过电流保护的电力电子器件是( D ) A.功率晶体管 B.IGBT C.功率MOSFETD.晶闸管48.晶闸管工作过程中，管子本身产生的管耗等于管子两端电压乘以（ A ） A ．阳极电流B ．门极电流C ．阳极电流与门极电流之差D ．阳极电流与门极电流之和49．晶闸管过电压保护元器件是（ B ） A ．快速熔断器 B ．RC 电路 C ．快速开关D ．电抗器50.下面给出的四个图形符号，哪个是可关断晶闸管的图形符号（ B ）51.IGBT是( B )A.电流驱动型元件B.电压驱动型元件C.半控型元件D.不控型元件三、简答题：1..晶闸管的导通条件是什么?怎样使晶闸管由导通变为关断?答：导通条件：晶闸管阳极与阴极之间加正向电压，并在门极加正向触发电压。
