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第一章、半导体器件
1、为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制成本征半导体，导电性能极差，又将其掺杂，改善导电性能？
制成本征半导体是为了讲自然界中的半导体材料进行提纯，然后人工掺杂，通过控制掺杂的浓度就可以控制半导体的导电性，以达到人们的需求
2、为什么半导体器件的温度稳定性差？是多子还是少子是影响温度稳定性的主要因素？
导致半导体性能温度稳定性差的主要原因有二：β
（1）禁带宽度与温度有关（一般，随着温度的升高而变窄）；（2）少数载流子浓度与温度有关（随着温度的升高而指数式增加）。
多子。
3、为什么半导体器件有最高工作频率？
这是因为半导体器件的主要组成单元是PN结，PN结的显著特征是单向导电性，因为PN结的反向截止区是由耗尽层变宽导致截止，而这个过程是需要一定的时间的，如果频率太高导致时间周期小于截止时间就可能造成PN结失去单向导电性，导致半导体器件不能正常工作，所以半导体器件有最高工作频率的限制。
4、整流，是指将交流电变换为直流电称为AC/DC变换，这正变换的功率流向是由电源传向负载，称之为整流。
5、为什么基极开路集电极回路会有穿透电流？
虽然集电结是反偏的，虽然基极是开路的，但是，晶体管芯，是块半导体材料。
半导体材料，又不是绝缘体，加上电压，就有微弱的电流，这很正常。
从集电区向基区出现的“反向饱和电流Icbo”，在基极没有出路，就流向发射极了。
这一流动，就形成了一个Ib。
这个Ib，就引出了一个贝塔倍的Ic; 这个Ib和Ic之和，就是穿透电流Iceo，等于(1+贝塔)Icbo。
6、
展开。
半导体的基本知识半导体是一种电导率介于导体和绝缘体之间的材料。
半导体的电性质可以通过施加电场或光照来改变，这使得半导体在电子学和光电子学等领域有广泛的应用。
以下是关于半导体的一些基本知识：1. 基本概念：导体、绝缘体和半导体：导体（Conductor）：电导率很高，电子容易通过的材料，如金属。
绝缘体（Insulator）：电导率很低，电子很难通过的材料，如橡胶、玻璃。
半导体（Semiconductor）：电导率介于导体和绝缘体之间的材料，如硅、锗。
2. 晶体结构：半导体通常以晶体结构存在，常见的半导体材料有硅（Si）、锗（Ge）、砷化镓（GaAs）等。
3. 电子能带：价带和导带：半导体中的电子能带分为价带和导带。
电子在价带中，但在施加电场或光照的作用下，电子可以跃迁到导带中，形成电流。
能隙：价带和导带之间的能量差称为能隙。
半导体的能隙通常较小，这使得它在室温下就能够被外部能量激发。
4. 本征半导体和杂质半导体：本征半导体：纯净的半导体材料，如纯硅。
杂质半导体：在半导体中引入少量杂质（掺杂）以改变其导电性质。
掺入五价元素（如磷、砷）形成n型半导体，而掺入三价元素（如硼、铝）形成p型半导体。
5. p-n 结：p-n 结：将p型半导体和n型半导体通过特定工艺连接在一起形成p-n 结。
这是许多半导体器件的基础，如二极管和晶体管。
6. 半导体器件：二极管（Diode）：由p-n 结构构成，具有整流特性。
晶体管（Transistor）：由多个p-n 结构组成，可以放大和控制电流。
集成电路（Integrated Circuit，IC）：在半导体上制造出许多微小的电子器件，形成集成电路，实现多种功能。
7. 半导体的应用：电子学：微电子器件、逻辑电路、存储器件等。
光电子学：光电二极管、激光二极管等。
太阳能电池：利用半导体材料的光伏效应。
这些是半导体的一些基本知识，半导体技术的不断发展推动了现代电子、通信和计算机等领域的快速进步。
第五讲：半导体基础半导体基础及基本电路半导体的基本知识PN结的形成及特性半导体二极管半导体二极管应用举例半导体三极管半导体的基本知识本征半导体、空穴及其导电作用杂质半导体一、什么是半导体半导体是一种导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。
如硅Si 和锗Ge 等金属氧化特等。
半导体的特点：1）导电能力不同于导体、绝缘体；2）受外界光和热刺激时电导率发生很大变化——光敏元件、热敏元件；3）掺进微量杂质，导电能力显著增加——半导体。
半导体的基本知识二、半导体硅和锗的原子结构模型+14+32+4（a）硅原子（b）锗原子简化模型外层有14个电子外层有32个电子外层有4个电子硅和锗都是四价元素，原子的最外层轨道上有四个价电子三、本征半导体硅和锗是四价元素，在原子最外层轨道上的四个电子称为价电子。
它们分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。
原子之间通过共价键紧密结合在一起。
本征半导体—完全纯净的、结构完整的半导体晶体。
原子按一定规律整齐排列，形成晶体点阵后，结构图为：+4+4+4+4共价键+4+4+4+4+4+4+4+4返回+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子本征激发动画1-1空穴返回1、热激发产生自由电子和空穴室温下，由于热运动少数价电子挣脱共价键的束缚成为自由电子，同时在共价键中留下一个空位，称为“空穴”。
失去价电子的原子成为正离子，就好象空穴带正电荷一样。
载流子——可以自由移动的带电粒子。
在电子技术中，将空穴看成是带正电荷的载流子电导率——与材料单位体积中所含载流子数有关，载流子浓度越高，电导率越高。
有了空穴，邻近共价键中的价电子很容易过来填补这个空穴，这样空穴便转移到邻近共价键中。
新的空穴又会被邻近的价电子填补。
带负电荷的价电子依次填补空穴的运动，从效果上看，相当于带正电荷的空穴作相反的运动。
返回2、空穴运动+4+4+4+4+4+4+4+4 +4+4+4+43、结论本征半导体中有两种载流子；1）带负电荷的自由电子；2）带正电荷的空穴；热激发产生的自由电子和空穴是成对出现的，称为电子空穴对。
总课时：第课时上课时间：2006年月日教学内容：第一章半导体器件的基础知识……理论归纳教学目的：1、让学生掌握本章考点2、指导好学生归纳本章的理论和知识结构教学重点：如何去归纳本章的理论知识，并掌握它教学难点：让学生学会学习、学会归纳教学方法：复习归纳法，讨论法教学时间：2课时教学过程：一、本章考点1、了解二极管、三极管、场效应管的基本图形、文字符号。
2、理解二极管、三极管、场效应管的基本特性以及二极管、三极管的特性曲线和参数的意义。
3、能使用相关仪表判别二极管的极性和三极管的类型及管脚排列；能测绘二极管、三极管特性曲线。
二、知识结构1、半导体的两种载流子、扩散和漂移的概念。
2、PN结外加不同极性电压时的导电性能。
3、半导体硅二极管的伏安特性曲线、主要参数I F、I R、U（BR）的物理意义。
4、半导体三极管（NPN硅管）输入特性和输出特性曲线、主要参数β、I CEO、I CEO、I CM、P CM、U（BR）CEO的物理意义。
6、半导体三极管（NPN型硅管）截止、放大、饱和三种工作状态的条件及特点。
7、MOS管主要参数。
三、重点知识归纳1、PN结的单向导电特性在PN结两端外加电压,称为给PN结以偏置电压。
1) PN结正向偏置给PN结加正向偏置电压,即P区接电源正极,N区接电源负极,此时称PN结为正向偏置(简称正偏),如图所示。
由于外加电源产生的外电场的方向与PN结产生的内电场方向相反,削弱了内电场,使PN结变薄,有利于两区多数载流子向对方扩散,形成正向电流,此时PN 结处于正向导通状态。
2) PN结反向偏置给PN结加反向偏置电压,即N区接电源正极,P区接电源负极,称PN结反向偏置(简称反偏),如图所示。
由于外加电场与内电场的方向一致,因而加强了内电场,使PN结加宽,阻碍了多子的扩散运动。
在外电场的作用下,只有少数载流子形成的很微弱的电流,称为反向电流。
应当指出,少数载流子是由于热激发产生的,因而PN结的反向电流受温度影响很大。
2、二极管的伏安特性半导体二极管的核心是PN结,它的特性就是PN结的特性——单向导电性。
常利用伏安特性曲线来形象地描述二极管的单向导电性。
3、二极管的主要参数①最大整流电流I F ②最大反向工作电压U RM4、三极管电流放大作用外部条件是发射结正向偏置, 集电结反向偏置。
图为NPN管的偏置电路。
图所示为三极管内部载流子运动的示意图。
1）发射区向基区发射电子的过程2）电子在基区的扩散和复合过程3）电子被集电区收集的过程U CC c5、晶体三极管的特性曲线6、温度对三极管的影响1） 温度对u BE 的影响三极管的输入特性曲线与二极管的正向特性曲线相似,温度升高,曲线左移,如图（a ）所示。
在i B 相同的条件下,输入特性随温度升高而左移,使u BE 减小。
温度每升高1℃，u BE 就减小2～2.5mV 。
2）温度对I CBO 的影响三极管输出特性曲线随温度升高将向上移动 。
3）温度对β的影响温度升高,输出特性各条曲线之间的间隔增大。
7、晶体三极管的主要参数 1）电流放大系数β 2）极间反向截止电流①发射极开路，集电极－基极反向截止电流I CBO 。
②基极开路，集电极－发射极反向截止电流I CEO 。
I CEO 是当三极管基极开路而集电结反偏和发射结正偏时的集电极电流。
也叫穿透电流。
I CEO ＝（1＋β）I CBO ，他们均随温度的上升而增大。
3）极限参数 ①集电极最大允许电流I CM ：当I C 超过一定数值时β下降， β下降到正常值的2/3时所对应的I C 值为I CM ，当I C >I CM 时，可导致三极管损坏。
②集电极最大耗散功率P CM集电极最大耗散功率是指三极管正常工作时最大允许消耗的功率。
BE (a )截止区(b )③反向击穿电压U (BR)CEO ，U (BR)CBO ，U (BR)EBO ：U (BR)CEO 为基极开路时集电结不致击穿，施加在集电极—发射极之间允许的最高反向电压。
U (BR)CEO 为发射极开路时集电结不致击穿，施加在集电极—基极之间允许的最高反向电压。
U (BR)EBO 为集电极开路时发射结不致击穿，施加在发射极—基极之间允许的最高反向电压。
使用中取 CEO BR CE U U )()32~21(8、场效应管注意事项(1)在使用时，要注意漏源电压U DS 、漏源电流I D 、栅源电压U GS 及耗散功率等值不能超过最大允许值。
(2)场效应管从结构上看漏源两极是对称的，可以互相调用，但有些产品制作时已将衬底和源极在内部连在一起，这时漏源两极不能对换用。
(3)结型场效应管的栅源电压U GS 不能加正向电压，因为它工作在反偏状态。
通常各极在开路状态下保存。
(4)绝缘栅型场效应管的栅源两极绝不允许悬空，因为栅源两极如果有感应电荷，就很难泄放，电荷积累会使电压升高，而使栅极绝缘层击穿，造成管子损坏。
因此要在栅源间绝对保持直流通路，保存时务必用金属导线将三个电极短接起来。
在焊接时，烙铁外壳必须接电源地端，并在烙铁断开电源后再焊接栅极，以避免交流感应将栅极击穿，并按S 、D 、G 极的顺序焊好之后，再去掉各极的金属短接线。
(5)注意各极电压的极性不能接错。
本章小结1、半导体有自由电子和空穴两种载流子参与导电。
2、PN 结零偏时扩散运动和漂移运动达到动态平衡通过PN 结的总电流为零；PN 结正偏时，正向电流主要由多子的扩散运动形成；PN 结反偏时，反向电流主要由少子的漂移运动形成，其值很小。
PN 结具有单向导电性3、三极管是具有放大作用的半导体器件，根据结构及工作原理的不同可分为双极型和单极型。
4、晶体三极管是由两个PN 结组成的有源三端器件，分为NPN 和PNP 两种类型，根据材料不同有硅管和锗管之分。
5、晶体三极管因偏置条件不同，有放大、截止、饱和三种工作状态。
6、使用晶体三极管时应特别注意管子的极限参数。
7、场效应管是利用栅极电压改变导电沟道的宽、窄而实现对漏极电流的控制的，由于输入电流极小，故称为电压控制电流器件。
课后反思总课时：第课时上课时间：2006年月日教学内容：第一章半导体器件的基础知识……解题方法教学目的：1、让学生掌握本章考点2、学会解题方法3、熟悉二极管、三极管、场效应管的主要参数教学重点：典型题目解答方法教学难点：让学生学会学习、学会归纳教学方法：复习归纳法，练习法教学时间：2课时教学过程：一、典型题解1、电路如图(a)所示，输入信号u1和u2的波形如图(b)所示。
忽略二极管的管压降，画出输出电压u o的波形。
解：当u1=0，u2=0时，D1、D2均截止，u o=0。
当u1=0，u2=U2时，D1截止、D2导通，u o= U2。
当u1= U1，u2=U2时，∵U1> U2∴D1导通、D2截止，u o= U1。
(a) 电路图(b) 波形图2、怎样用万用表判断某个元件是电阻、电容还是二极管？可以用万用表的电阻挡测元件两端的电阻。
黑、红表笔分别接元件两端测一次，两表笔交换位置再测一次。
若两次测得的电阻值是稳定的，且阻值相同，则可以断定此元件是电阻器；若两次测得的阻值是稳定的，但阻值不同，则是二极管；若在两次测电阻的过程中，其电阻值均是先小后大变化的，则是电容器。
3、怎样用万用表判断三极管？（1）可先确定基极b和管型。
可以把BJT的结构看作是两个串接的二极管，如图所示。
由图可见，若分别测试be、bc、ce之间的正反向电阻，只有ce之间的正反向电阻值均很大（ce之间始终有一个反偏的PN结），由此即可确定c、e两个电极之外的电极是基极b。
然后将万用表的黑表笔接基极，红表笔依次接另外两个电极，测得两个电阻值，若两个电阻值均很小，说明是NPN管；若两个电阻值均很大，说明是PNP管。
（2）判别发射极e和集电极c。
利用BJT正向电流放大系数比反向电流放大系数大的特点，可以确定e极和c极。
如图所示，将万用表置欧姆档。
若是NPN管，则黑表笔接假定的c极，红表笔接假定的e极，在b极和假定的c极之间接一个100k 的电阻（亦可用人体电阻代替），读出此时万用表上的电阻值，然后作相反的假设，再按图接好，重读电阻值。
两组值中阻值小的一次对应的集电极电流较大，电流放大系数较大，说明BJT处于正向放大状态，该次的假设是正确的。
对于PNP管，应将红表笔接假定的c极，黑表笔接假定的e极，其他步骤相同二、学生练习填空题1、半导体根据内部载流子的分布情况分________,________,_______三种.2、硅稳压二极管工作在___________区,硅稳压二极管仅发生______击穿,而不发生_____击穿.而且这两种工作状态是______的.3、PN结的特性是________,即加_________电压时导通,PN结呈现出_____. 加_________电压时截止,PN结呈现出_____.4、用万用表R100或R1K档测试一个正常二极管时指针偏转角很大,可判定黑表笔接的是二极管的_____极,红表笔接的是二极管的_____极.5、晶体二极管的主要参数有_________,________,___________;其中_________是确保管子工作安全而允许使用的反向电压的最大值,其约为反向击穿电压的___________.1、晶体三极管实现放大作用的内部条件是_______很薄且掺杂少,______掺杂浓度大,_________体积大且掺杂少.2、晶体三极管实现放大作用的外部条件是 _______正偏,________反偏.3、ICEO称为___________,反映三极管的___________,ICEO和ICBO的关系是_________,它们随温度的上升而________,希望 ICEO和ICBO越____越好.4、双极型晶体管从结构上可以分成_______和________两种类型,它们工作时有________和________两种载流子参与导电,场效应管从结构上分成_______和_________两种类型,它们的导电过程仅仅取决于______载流子的流动,所以又称为_________型晶体管.5、晶体三极管有______个PN结,有_____区______区________区,按半导体材料不同可以分_______和________.按PN结的组合方式不同可以分为________和 ___________.6、当温度升高时晶体管的输入特性曲线将向_______移,输出特性曲线将向_______移,而且输出特性曲线之间的间隔将________.7、某三极管的极限参数V(BR)CEO=30V,ICM=150mA,PCM=150mW,当VCE=2V时,IC允许的最大值为______,当VCE=20V时,IC允许的最大值为______,当IC=3mA时,VCE允许的最大值为______.8、温度减小时,将使三极管的参数VBE______,β_______,ICBO________.(填增大或减小)1、用于放大时,场效应管工作在输出特性曲线的________区.2、双极型晶体管从结构上可以分成_______和________两种类型,它们工作时有________和________两种载流子参与导电,场效应管从结构上分成_______和_________两种类型,它们的导电过程仅仅取决于______载流子的流动,所以又称为_________型晶体管.3、双极型三极管从结构上看可以分成_________和________两种类型,他们工作时有_________和_________两种载流子参与导电.单极型晶体管从结构上看可以分成__________和_________两大类型,它们导电主要取决于_________载流子的运动.分析题为0.55V，则A点电压值为；E点电流值为；1、下图，已知三极管导通压降VBEB点电压值；D点电流值为；C点电压值。
