【正文】 第一章 半導體器件 167。 半導體物理基礎知識 一、半導體的結構特點 二、半導體的分類 三、 PN結 本征半導體 雜質(zhì)半導體 PN結的形成 PN結的單向導電性 第一章 半導體器件 167。 半導體二極管 一、半導體二極管的結構特點 二、半導體二極管的伏安特性 正向特性 反向特性 三、二極管的電路模型 四、含二極管電路的分析 五、二極管的主要參數(shù) 六、穩(wěn)壓二極管 第一章 半導體器件 167。 半導體三極管 一、半導體三極管的結構特點 三、半導體三極管的伏安特性 輸入伏安特性 輸出伏安特性 二、三極管的電流放大原理 四、三極管的主要參數(shù) NPN型 PNP型 第一章 半導體器件 167。 場效應管 一、 場效應 管的 結構 特點與 分類 二、 場效應 管的 工作原理 三、 場效應 管的 伏安特性 與 參數(shù) {end} 半導體的結構（ 1） ?半導體： 導電性能介于導體與絕緣體之間的材料 稱為半導體材料。 典型的半導體有 硅 Si和 鍺 Ge以及 砷化鎵 GaAs等。 自然界的物體根據(jù)其導電能力 (電阻率 )的不同，可劃分為導體、絕緣體和半導體。 ?半導體材料 Semiconductor Materials 半導體的導電機理不同于其它物質(zhì)，所以它具有不同于其它物質(zhì)的特點。比如： 當受外界熱和光的作用時，它的導電能力明顯變化。 往純凈的半導體中摻入某些雜質(zhì)，會使它的導電能力明顯改變。 現(xiàn)代電子學中，用的最多的半導體是硅和鍺，它們的最外層電子（價電子）都是四個。 Ge Si 半導體的結構 半導體的結構（ 2） ? 半導體的共價鍵結構 硅晶體的空間排列 硅和鍺的原子結構簡化模型及晶體結構 半導體在常溫下幾乎不導電 {end} 本征半導體 本征半導體 (Intrinsic Semiconductors) 化學成分純凈的半導體 。 它在物理結構上呈單晶體形態(tài) 。 電子空穴對 —— 由熱激發(fā)而產(chǎn)生的自由電子和空穴對。 本征激發(fā)： 當外界給半導體施加能量時，一些共價鍵中的電子會脫離共價鍵的束縛成為 自由電子 ，而在原來的位置上產(chǎn)生一個 空穴 (hole)。這種現(xiàn)象稱為 本征激發(fā) 。 自由電子 空穴 電子空穴對 電子空穴對 可參與導電 +4 +4 +4 +4 本征半導體的導電機理 自由電子 空穴 束縛電子 本征半導體的導電機理 +4 +4 +4 +4 在非電場力的作用下，空穴吸引臨近的電子來填補，這樣的結果相當于空穴的遷移，而空穴的遷移相當于正電荷的移動，因此可以認為空穴是載流子。 本征半導體的導電機理 本征半導體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即 自由電子 和 空穴 。 溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導體的導電能力越強，溫度是影響半導體性能的一個重要的外部因素，這是半導體的一大特點。 本征半導體的導電能力取決于載流子的濃度。 {end} 雜質(zhì)半導體（ 1） ? 雜質(zhì)半導體 (Extrinsic Semiconductors) 在本征半導體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)，可使半導體的導電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質(zhì)主要是 三價 或 五價 元素。摻入雜質(zhì)的本征半導體稱為 雜質(zhì)半導體 。 N型半導體 —— 摻入 五價 雜質(zhì)元素（如磷）的半導體。 P型半導體 —— 摻入 三價 雜質(zhì)元素（如硼）的半導體。 雜質(zhì)半導體（ 2） ? N型半導體 因五價雜質(zhì)原子中只有四個價電子能與周圍四個半導體原子中的價電子形成共價鍵，而多余的一個價電子因無共價鍵束縛而很容易形成自由電子。 在 N型半導體中 自由電子 是 多數(shù)載流子 (多子 ），它主要由雜質(zhì)原子提供； 空穴 是 少數(shù)載流子 （ 少子 ） , 由熱激發(fā)形成。 提供自由電子的五價雜質(zhì)原子因帶正電荷而成為正離子 ，因此五價雜質(zhì)原子也稱為 施主原子 。 電子空穴對 電子 雜質(zhì)半導體（ 3） ?P型半導體 因三價雜質(zhì)原子在與硅原子形成共價鍵時，缺少一個價電子而在共價鍵中留下一個空穴。 在 P型半導體中 空穴 是 多數(shù)載流子， 它主要由摻雜形成； 自由 電子 是 少數(shù)載流子， 由熱激發(fā)形成。 空穴很容易俘獲電子，使雜質(zhì)原子成為負離子。三價雜質(zhì) 因而也稱為 受主原子 。 空穴 電子空穴對 總 結 N型半導體中電子是多子，其中大部分是摻雜提供的電子，本征半導體中受激產(chǎn)生的電子只占少數(shù)。 N型半導體中空穴是少子，少子的遷移也能形成電流，由于數(shù)量的關系，起導電作用的主要是多子 。近似認為多子與雜質(zhì)濃度相等。 P型半導體中空穴是多子，電子是少子 。 雜質(zhì)半導體的示意表示法 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － P型半導體 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N型半導體 {end} PN結的性質(zhì) —— PN結的形成 在 N型半導體和 P型半導體的結合面上形成如下物理過程 : 因濃度差 空間電荷區(qū) 形成 內(nèi)電場 內(nèi)電場促使 少子漂移 內(nèi)電場阻止 多子擴散 多子的 擴散 和少子的 漂移 達到 動態(tài)平衡 ， PN結形成。 多子的 擴散 運動 由 雜質(zhì)離子形成 空間電荷區(qū) P區(qū) N區(qū) 空間電荷區(qū) 內(nèi)電場 {end} PN結的性質(zhì) — PN結的單向導電性（ 1） 當外加電壓使 PN結中 P區(qū)的電位高于 N區(qū)的電位，稱為加 正向電壓 ，簡稱 正偏 (Forward Bias) ?PN結加 正向 電壓時 （ ForwardBased PN Junction) 特點 ：低電阻 大的正向擴散電流 i D / mA1 . 00. 5– 0. 5– 1 . 0 0. 50 1. 0 ? D /VPN結的伏安特性 PN結加正向電壓時的導電情況 外電場 PN結的性質(zhì) PN結的單向導電性（ 2