【正文】 硼）的半導(dǎo)體。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱為 雜質(zhì)半導(dǎo)體 。 雜質(zhì)半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)，可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 自由電子 因本征激發(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是同時(shí)成對(duì)出現(xiàn)的，稱為 電子空穴對(duì) 。 當(dāng)溫度升高或受到光的照射時(shí) ， 價(jià)電子能量增高 ， 有的價(jià)電子可以掙脫原子核的束縛 ， 而參與導(dǎo)電 ， 成為 自由電子 —— 本征激發(fā) 。 載流子 —— 可以自由移動(dòng)的帶電粒子。 本征半導(dǎo)體 現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它們的最外層電子（價(jià)電子）都是四個(gè)。主講 :劉園園 2021年 2月 13509851820 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí) 晶體三極管 場效應(yīng)管 半導(dǎo)體二極管 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí) 本征半導(dǎo)體 雜質(zhì)半導(dǎo)體 ＰＮ結(jié) 半導(dǎo)體材料 根據(jù)物體導(dǎo)電能力 (電阻率 )的不同，來劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。 典型的半導(dǎo)體有 硅 Si和 鍺 Ge以及 砷化鎵 GaAs等。 Si 硅原子 Ge 鍺原子 半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu) 7 半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu) 價(jià)電子 +4表示除去價(jià)電子后的原子 共價(jià)鍵共 用電子對(duì) 本征半導(dǎo)體 —— 完全純凈的 、 結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體 ， 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱 。 電子空穴對(duì) 當(dāng) T=0K和無外界激發(fā)時(shí) ， 導(dǎo)體中沒有載流子 ， 不導(dǎo)電 。 自由電子產(chǎn)生的同時(shí)，在其原來的共價(jià)鍵中就出現(xiàn)了一個(gè)空位，這個(gè)空位為 空穴 。 本征激發(fā) 動(dòng)畫 11 空穴 空穴被認(rèn)為帶一個(gè)單位的正電荷，并且可以移動(dòng)。摻入的雜質(zhì)主要是 三價(jià) 或 五價(jià) 元素。 N型半導(dǎo)體 —— 摻入五價(jià)雜質(zhì)元素（如磷）的半導(dǎo)體。 1. N型半導(dǎo)體 因五價(jià)雜質(zhì)原子中只有四個(gè)價(jià)電子能與周圍四個(gè)半導(dǎo)體原子中的價(jià)電子形成共價(jià)鍵，而多余的一個(gè)價(jià)電子因無共價(jià)鍵束縛而很容易形成自由電子。 提供自由電子的五價(jià)雜質(zhì)原子因帶正電荷而成為 正離子 ，因此五價(jià)雜質(zhì)原子也稱為 施主雜質(zhì) 。 在 P型半導(dǎo)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， 由本征激發(fā)形成。三價(jià)雜質(zhì) 因而也稱為 受主雜質(zhì) 。 P型半導(dǎo)體 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － N型半導(dǎo)體 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) (多子 ) 內(nèi)電場 E 漂移運(yùn)動(dòng)（少子） 空間電荷區(qū) PN結(jié)處載流子的運(yùn)動(dòng) 擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。 漂移運(yùn)動(dòng) P型半導(dǎo)體 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － N型半導(dǎo)體 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 內(nèi)電場 E PN結(jié)處載流子的運(yùn)動(dòng) 所以擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到平衡，相當(dāng)于兩個(gè)區(qū)之間沒有電荷運(yùn)動(dòng)，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。 PN結(jié) 加上正向電壓 、 正向偏置 的意思都是： P區(qū)加正、 N區(qū)加負(fù)電壓。 2． PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦? PN結(jié)正向偏置 － － － － + + + + 內(nèi)電場減弱，使擴(kuò)散加強(qiáng)， 擴(kuò)散 ?飄移，正向電流大 空間電荷區(qū)變薄 P N + _ 正向電流 PN結(jié)反向偏置 － － － － + + + + 空間電荷區(qū)變厚 N P + _ + + + + － － － － 內(nèi)電場加強(qiáng)，使擴(kuò)散停止， 有少量飄移，反向電流很小 反向飽和電流 很小， ?A級(jí) PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流； PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流。 － 外殼 (陰極 ) (陽極 ) P N 陽極引線 陰極引線 VD － ＋ (陰極 ) （ a） 結(jié)構(gòu) （ b） 電路符號(hào) （ c） 實(shí)物外形 圖 二極管結(jié)構(gòu)、符號(hào)及外形 半導(dǎo)體二極管 二極管的結(jié)構(gòu)及符號(hào) 半導(dǎo)體二極管圖片 圖 二極管伏安特性曲線 半導(dǎo)體二極管的伏安特性 Ｕ （ BR） Ｕ /V I/mA B B′ 5 C′ D′ D C 硅 鍺 IS Ｕ （ ON） 1． 正向特性 2． 反向特性 3．反向擊穿特性 4．溫度對(duì)特性的影響 反向漏電流 （很小， ?A級(jí)） 開啟電壓 硅管,鍺管 。 正向區(qū)分為兩段： 當(dāng) V ＞ Uon時(shí)，開始出現(xiàn)正向電流，并按指數(shù)規(guī)律增長。 當(dāng) V≥V BR時(shí)，反向電流急劇增加， VBR稱為反向擊穿電壓 。 若 |VBR|≥7V 時(shí) , 主要是雪崩擊穿；若|VBR|≤4V 時(shí) , 則主要是齊納擊穿。 反向偏置時(shí)： 電流為 0，電阻為 ∞ 。硅二極管的反向電流一般在納安 (nA)級(jí)；鍺二極管在微安 (?A)級(jí)。硅二極管約～ ；鍺二極管約 ～ 。 二極管反向電流急劇增加時(shí)對(duì)應(yīng)的反向電壓值稱為反向擊穿電壓 UBR。 二極管的主要參數(shù) 一、直流參數(shù) 靜態(tài)電阻 Rd ，動(dòng)態(tài)電阻 rD 靜態(tài)電阻 ： Rd=UQ/IQ （非線性） 動(dòng)態(tài)電阻： rD =?UQ/ ? IQ 在工作點(diǎn) Q附近，動(dòng)態(tài)電阻近似為線性，故動(dòng)態(tài)電阻又稱為 微變等效電阻 u IQ i UQ Q ?IQ ?UQ 二、交流參數(shù) 2）極間電容 ?勢壘電容 Cb ?擴(kuò)散電容 Cd 二極管的結(jié)電容 Cj= C