模電大學(xué)教材11-12

第一章常用半導(dǎo)體器件1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)1.1.1本征半導(dǎo)體定義：純凈的具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。一、半導(dǎo)體1.自然界物質(zhì)的分類（按導(dǎo)電性能分）①導(dǎo)體：低價(jià)元素（如Cu、AI等）導(dǎo)電性能好②絕緣體：高價(jià)元素（如惰性氣體）或高分子物質(zhì)（如橡膠）導(dǎo)電性能極差③半導(dǎo)體：四價(jià)元素（如Si、Ge等）導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間（1）熱敏特性：溫度升高導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)。如熱敏電阻（2）光敏特性：光線照射導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)。如光電二極管

（3）摻雜特性：在本征半導(dǎo)體中摻入少量的有用的雜質(zhì)，導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)。如晶體管二、本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)晶格：晶體中原子在空間形成排列整齊的點(diǎn)陣。

晶體原子的結(jié)合方式：共價(jià)鍵如圖所示2.半導(dǎo)體的多變特性三、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子自由電子空穴

1.載流子：運(yùn)載電荷的粒子。

2.本征半導(dǎo)體的特點(diǎn)：

（1）有兩種載流子，即自由電子和空穴，且數(shù)目相等，即成對(duì)出現(xiàn)。

（2）可形成兩種電流，即電子電流和空穴電流。注意

導(dǎo)體只有一種載流子即自由電子四、本征半導(dǎo)體中載流子的濃度

1.本征激發(fā)：半導(dǎo)體在熱激發(fā)下產(chǎn)生電子和空穴對(duì)的現(xiàn)象。

2.復(fù)合：自由電子和空穴的重新結(jié)合。3.動(dòng)態(tài)平衡注意

1.本征半導(dǎo)體中自由電子和空穴的濃度相等（ni=pi）；

溫度T1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體①N型半導(dǎo)體②P型半導(dǎo)體2.本征半導(dǎo)體中載流子的濃度與環(huán)境溫度有關(guān)；載流子的濃度導(dǎo)電能力增強(qiáng)3.導(dǎo)電能力仍不如導(dǎo)體。4.絕對(duì)零度（T=0K）時(shí)，本征半導(dǎo)體成為絕緣體。

一、N型半導(dǎo)體

在純凈的硅晶體中摻入五價(jià)元素（如磷）N型半導(dǎo)體如圖所示

N型半導(dǎo)體的特點(diǎn)：

①有兩種載流子，即自由電子和空穴。自由電子是多子，空穴是少子；

②主要靠自由電子導(dǎo)電。

二、P型半導(dǎo)體

在純凈的硅晶體中摻入三價(jià)元素（如硼）P型半導(dǎo)體如圖所示

P型半導(dǎo)體的特點(diǎn)：

①有兩種載流子，即自由電子和空穴?？昭ㄊ嵌嘧樱杂呻娮邮巧僮?；

②主要靠空穴導(dǎo)電。注意2.P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體仍呈電中性，只起電阻作用。

1.摻入雜質(zhì)的濃度決定多數(shù)載流子濃度；溫度決定少數(shù)載流子的濃度。

1.1.3PN結(jié)

一、PN結(jié)的形成

擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)平衡（一定寬度）空間電荷區(qū)PN結(jié)說(shuō)明

①PN結(jié)的結(jié)電壓為Uh0(N區(qū)P區(qū)）

②對(duì)稱結(jié)與不對(duì)稱結(jié)

③空間電荷區(qū)又稱耗盡層二、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

1.PN結(jié)外加正向電壓時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)又稱正向接法或正向偏置

2.PN結(jié)外加反向電壓時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)又稱反向接法或反向偏置結(jié)論

PN結(jié)正向偏置空間電荷區(qū)變窄正向電阻很?。ɡ硐霑r(shí)為0）正向電流較大PN結(jié)導(dǎo)通

PN結(jié)反向偏置空間電荷區(qū)變寬想時(shí)為∞）反向電流（反向飽和電流）極?。ɡ硐霑r(shí)為0）PN結(jié)截止反向電阻很大（理PN結(jié)正向偏置時(shí)導(dǎo)通，反向偏置時(shí)截止單向?qū)щ娦?/p>

四、PN結(jié)的電流方程IS：反向飽和電流q：電子電量k：波爾茲曼常數(shù)T：熱力學(xué)溫度溫度的電壓當(dāng)量則常溫時(shí)，即T=300K時(shí)，UT≈26mV說(shuō)明

由式可知，若PN結(jié)正向偏置時(shí)，且u>>uT時(shí)，則若PN結(jié)反向偏置時(shí)，且|u|>>uT時(shí)，則于是得PN結(jié)的伏安特性如圖所示說(shuō)明PN結(jié)的兩種反向擊穿①齊納擊穿（反向擊穿電壓較低）（耗盡層較窄）②雪崩擊穿（反向擊穿電壓較高）（耗盡層較寬）四、PN結(jié)的伏安特性指數(shù)規(guī)律正向特性反向特性死區(qū)電壓

五、PN結(jié)的電容效應(yīng)

1.勢(shì)壘電容Cb應(yīng)用：PN結(jié)反向偏置時(shí)變?nèi)荻O管

2.擴(kuò)散電容Cd平衡少子和非平衡少子PN結(jié)的結(jié)電容說(shuō)明

因Cj很小，故低頻時(shí)其作用可忽略不計(jì)。構(gòu)成:實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)PN結(jié)PN結(jié)+引線+管殼§1-2．半導(dǎo)體二極管（簡(jiǎn)稱二極管）PN+-陽(yáng)極陰極二極管的幾種外形

特性：?jiǎn)蜗驅(qū)щ娦?/p>

1.2.1半導(dǎo)體二極管的幾種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)

1.點(diǎn)接觸型：圖(a)

2.面接觸型：圖(b)

3.平面接觸型：圖(c)鍺管：多用于高頻檢波硅管：多用于低頻整流

1.2.2、二極管的伏安特性一、二極管和PN結(jié)伏安特性的區(qū)別開(kāi)啟電壓Uon二、溫度對(duì)二極管伏安特性的影響1.區(qū)別：正向電阻大，反向電流大

2.硅管與鍺管的比較硅管：Uon≈0.5V，UD=(0.6~0.8)V（一般取UD=0.7V）IS＜0.1μA

鍺管：Uon≈0.1V，UD=(0.1~0.3)V（一般取UD=0.2V），IS＝幾十μA死區(qū)電壓

三、二極管的主要參數(shù)1.最大整流電流IF：指平均值。要求ID(AV)≤IF2.最高反向工作電壓UR：指最大值。要求URmax≤UR3.反向電流IR:要求IR4.最高工作頻率f