第1章半导体器件
半导体器件是现代电子技术的重要组成部分，是
构成各种电子电路的核心，常用的半导体元器件有二
极管、晶体管、场效应管等。
半导体元器件由半导体材料制成，因此，学习电
子技术应首先了解半导体材料的特性，这将有助于对半导体元器件的学习、掌握和应用。1.1 半导体器件的基础知识
1.1.1 半导体材料
导电能力介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体，这类材料大都是三、四、五价元素,主要有：硅、锗、磷、硼、砷、铟等，他们的电阻率在10-3～107欧.厘米。
半导体材料的广泛应用，并不是因为它们的导电能力介于导体与绝缘体之间，而是它们具有一些重要特性：
1）当半导体受到外界光和热的激发（本征激发）时，其导电能力发生显著的变化；
半导体的这些特点取决于这类物质的化学特性。2）若在半导体中加入微量的杂质（不同的半导体）后，其导电能力显著的增加；
绝对纯净的硅、锗、磷、砷、硼、铟叫做本征半导体。1.1.2 本征半导体
1)半导体的化合价
物质的化学和物理性质都与物质的价电子数有密切的关系，半导体材料大都是三、四、五价元素。硅、锗（四价）、磷、砷（五价）、硼、铟（三价）。
2)化学键物质化学键分离子键、共价键和金属键三种，半
导体物质的化学键都属于共价键的晶体结构，同时
它们的键长一般很长，故原子核对价电子的束缚力
不象绝缘物质那样紧，当价电子获得一定的能量后，就容易挣脱原子核的束缚成为自由电子。+4+4+4+4
+4+4
+4+4+4+41.化学特性
①共有价电子挣脱原子核的束缚成为自由电
子；
可见半导体中的载流子有两种，即自由电子
（●）和空穴(○)。本征半导体的载流子是由本征
激发而产生的，其自由电子与空穴是成对出现，即
有一个自由电子，就一定有一个空穴，故称电子空
穴对。由于空穴带正电，容易吸引邻近的价电子来填补，
从而形成了共有价电子的运动，这种运动无论从效果
上，还是从现象上，都好象一个带正电的空穴在移动，
它不同于自由电子的运动，故称之为空穴运动。物质的导电是靠物体内带电粒子的移动而实
半导体器件物理 教案 课件 PPT
第一章：半导体简介
1.1 半导体的定义与特性
1.2 半导体材料的分类与应用
1.3 半导体的导电机制
第二章：PN结与二极管
2.1 PN结的形成与特性
2.2 二极管的结构与工作原理
2.3 二极管的应用电路
第三章：晶体三极管
3.1 晶体三极管的结构与类型
3.2 晶体三极管的工作原理
3.3 晶体三极管的特性参数与测试
第四章：场效应晶体管
4.1 场效应晶体管的结构与类型
4.2 场效应晶体管的工作原理
4.3 场效应晶体管的特性参数与测试
第五章：集成电路
5.1 集成电路的基本概念与分类
5.2 集成电路的制造工艺
5.3 常见集成电路的应用与实例分析
第六章：半导体器件的测量与测试 6.1 半导体器件测量基础
6.2 半导体器件的主要测试方法
6.3 测试仪器与测试电路
第七章：晶体二极管的应用
7.1 二极管整流电路
7.2 二极管滤波电路
7.3 二极管稳压电路
第八章：晶体三极管放大电路
8.1 放大电路的基本概念
8.2 晶体三极管放大电路的设计与分析
8.3 晶体三极管放大电路的应用实例
第九章：场效应晶体管放大电路
9.1 场效应晶体管放大电路的基本概念
9.2 场效应晶体管放大电路的设计与分析
9.3 场效应晶体管放大电路的应用实例
第十章：集成电路的封装与可靠性
10.1 集成电路封装技术的发展
10.2 常见集成电路封装形式与特点
10.3 集成电路的可靠性分析与提高方法
第十一章：数字逻辑电路基础
11.1 数字逻辑电路的基本概念
11.2 逻辑门电路及其功能 11.3 逻辑代数与逻辑函数
第十二章：晶体三极管数字放大器
12.1 数字放大器的基本概念
12.2 晶体三极管数字放大器的设计与分析
12.3 数字放大器的应用实例
第十三章：集成电路数字逻辑家族
13.1 数字逻辑集成电路的基本概念
13.2 常用的数字逻辑集成电路
10-11学年第1学期电子技术基础教案（09技师机电1班） 刘凯
- 1 - 1-1半导体的基本知识
课 题：半导体基本知识
教学目的、要求：1、了解半导体的导电特性；
2、掌握PN结及其单向导电性。
教学重点、难点：1、PN结形成的过程；（难点）
2、PN结的单向导电性。（重点）
授 课 方 法：多媒体课件讲授，提纲及重点板书。
授 课 提 纲：
教 学
内 容：
组织教学
准备教学材料，清点学生人数。（课前2分钟）
引入新课
半导体器件是用半导体材料制成的电子器件。常用的半导体器件有二极管、三极管、场效应晶体管等。半导体器件是构成各种电子电路最基本的元件。
从本节课开始，我们先从半导体的基本知识开始，介绍常用的半导体器件。要求大家本征半导体的特点，掌握PN结的形成及单向导电性。（2分钟）
进入新课
第一章 常用半导体器件
§1-1
半导体的基本知识【板书】
一、什么是半导体【板书】
1、物质按导电能力的分类【标题板书+内容多媒体】（8分钟）
自然界中的物质按其导电能力可以分为三大类：导体、绝缘体和半导体。物质的导电特性取决于原子结构。
⑴导体：一般为低价元素，如铜、铁、铝等金属，其最外层电子受原子核的束缚力很小，因而极易挣脱原子核的束缚成为自由电子。因此在外电场作用下，这些电子产生定向移动形成电流，呈现出较好的导电特性。
⑵绝缘体：高价元素（如惰性气体）和高分子物质（如橡胶，塑料）最外层电子受原子核的束缚力很强，极不易摆脱原子核的束缚成为自由电子，所以其导电性极差, 可作为绝缘材料。
⑶半导体：半导体材料最外层电子既不像导体那样极易摆脱原子核的束缚,成为自由电子,也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧,因此，半导体的导电特性介于二者之间。 第一章 常用半导体器件
§1-1 半导体的基本知识
一、什么是半导体
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. 半导体基础知识（详细篇）
2.1.1 概念
根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。
1. 导体：容易导电的物体。如：铁、铜等
2. 绝缘体：几乎不导电的物体。如：橡胶等
3. 半导体：半导体是导电性能介于导体和半导体之间的物体。在一定条件下可导电。 半导体的电阻率为10-3～109 Ω·cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。
半导体特点：
1) 在外界能源的作用下，导电性能显著变化。光敏元件、热敏元件属于此类。
2) 在纯净半导体内掺入杂质，导电性能显著增加。二极管、三极管属于此类。
2.1.2 本征半导体
1.本征半导体——化学成分纯净的半导体。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”。它在物理结构上呈单晶体形态。电子技术中用的最多的是硅和锗。
硅和锗都是4价元素，它们的外层电子都是4个。其简化原子结构模型如下图：
外层电子受原子核的束缚力最小，成为价电子。物质的性质是由价电子决定的 。
外层电子受原子核的束缚力最小，成为价电子。物质的性质是由价电子决定的 。
2.本征半导体的共价键结构
本征晶体中各原子之间靠得很近，使原分属于各原子的四个价电子同时受到相邻原子的吸引，分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。共价键中的价电精品文档
. 子为这些原子所共有，并为它们所束缚，在空间形成排列有序的晶体。如下图所示：
硅晶体的空间排列与共价键结构平面示意图
3.共价键
共价键上的两个电子是由相邻原子各用一个电子组成的，这两个电子被成为束缚电子。束缚电子同时受两个原子的约束，如果没有足够的能量，不易脱离轨道。因此，在绝对温度T=0°K（-273°C）时，由于共价键中的电子被束缚着，本征半导体中没有自由电子，不导电。只有在激发下，本征半导体才能导电
4.电子与空穴
当导体处于热力学温度0°K时，导体中没有自由电子。当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子。这一现象称为本征激发，也称热激发。
