7.1 半導(dǎo)體與PN結(jié)課件《 電工電子技術(shù)與技能》同步教學(xué)（大連理工版）

項(xiàng)目7項(xiàng)目目標(biāo)半導(dǎo)體電子元件的認(rèn)識(shí)與應(yīng)用1.學(xué)習(xí)二極管、三極管和集成電路的種類、作用與標(biāo)識(shí)方法。2.了解二極管、三極管和集成電路的主要參數(shù)。3.了解不同類型集成電路的作用。項(xiàng)目7【技能目標(biāo)】半導(dǎo)體電子元件的認(rèn)識(shí)與應(yīng)用1.能用目視法判斷識(shí)別常見二極管、三極管和集成電路的種類，能正確叫出各種器件的名稱。2.會(huì)用萬(wàn)用表對(duì)各種二極管、三極管進(jìn)行正確測(cè)量，并對(duì)其質(zhì)量做出評(píng)價(jià)。7.1半導(dǎo)體與PN結(jié)7.1.1本征半導(dǎo)體純凈的半導(dǎo)體被稱為本征半導(dǎo)體。目前用于制造半導(dǎo)體器件的材料主要有硅（Si）、鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)、碳化硅(SiC)和磷化銦(InP)等，其中以硅和鍺最為常用。硅和鍺都是四價(jià)元素。7.1半導(dǎo)體與PN結(jié)1．本征半導(dǎo)體中的兩種載流子—電子和空穴在室溫下，本征半導(dǎo)體中的少數(shù)價(jià)電子因受熱而獲得能量，擺脫原子核的束縛，從共價(jià)鍵中掙脫出來，成為自由電子。與此同時(shí)，失去價(jià)電子的硅或鍺原子在該共價(jià)鍵上留下了一個(gè)空位，這個(gè)空位稱為空穴。電子與空穴是成對(duì)出現(xiàn)的，所以稱為電子----空穴對(duì)。自由電子帶負(fù)電荷，空穴帶正電荷，它們都對(duì)形成電流做出貢獻(xiàn)，因此稱自由電子為電子載流子，稱空穴為空穴載流子。本征半導(dǎo)體在外電場(chǎng)的作用下，其電流為電子流與空穴流之和。7.1半導(dǎo)體與PN結(jié)2．本征半導(dǎo)體的熱敏特性和光敏特性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本征半導(dǎo)體受熱或光照后其導(dǎo)電能力大大增強(qiáng)。這就是本征半導(dǎo)體的熱敏特性和光敏特性。利用這種特性就可以做成各種熱敏元件和光敏元件，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用。7.1半導(dǎo)體與PN結(jié)3．本征半導(dǎo)體的摻雜特性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在本征半導(dǎo)體中摻入微量的其他元素，會(huì)使其導(dǎo)電能力大大加強(qiáng)。例如，在硅本征半導(dǎo)體中摻入百萬(wàn)分之一的其它元素，它的導(dǎo)電能力就會(huì)增加一百萬(wàn)倍。這就是半導(dǎo)體的摻雜特性。摻入的微量元素稱為雜質(zhì)，摻入雜質(zhì)后的本征半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。雜質(zhì)半導(dǎo)體有P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體兩大類。7.1半導(dǎo)體與PN結(jié)3．本征半導(dǎo)體的摻雜特性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在本征半導(dǎo)體中摻入微量的其他元素，會(huì)使其導(dǎo)電能力大大加強(qiáng)。例如，在硅本征半導(dǎo)體中摻入百萬(wàn)分之一的其它元素，它的導(dǎo)電能力就會(huì)增加一百萬(wàn)倍。這就是半導(dǎo)體的摻雜特性。摻入的微量元素稱為雜質(zhì)，摻入雜質(zhì)后的本征半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。雜質(zhì)半導(dǎo)體有P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體兩大類。7.1半導(dǎo)體與PN結(jié)(1)P型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)元素，如硼（B）、銦（Iｎ）等，在半導(dǎo)體內(nèi)就產(chǎn)生了大量空穴，這種半導(dǎo)體叫做P型半導(dǎo)體。在P型半導(dǎo)體中，空穴是多數(shù)載流子，簡(jiǎn)稱“多子”，電子是少數(shù)載流子，簡(jiǎn)稱“少子”。但整個(gè)P型半導(dǎo)體是呈現(xiàn)電中性的。P型半導(dǎo)體是以空穴導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體，所以它又稱為空穴型半導(dǎo)體。7.1半導(dǎo)體與PN結(jié)(2)N型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入微量五價(jià)元素，如磷（P），砷（As）等，在半導(dǎo)體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生許多自由電子，這種半導(dǎo)體叫做Ｎ型半導(dǎo)體。在N型半導(dǎo)體中，電子載流子數(shù)遠(yuǎn)大于空穴數(shù)，所以電子是N型半導(dǎo)體中的多子，空穴是N型半導(dǎo)體中的少子。但整個(gè)N型半導(dǎo)體是呈現(xiàn)電中性的。N型半導(dǎo)體是以電子導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體，所以它又稱為電子型半導(dǎo)體。半導(dǎo)體中多子的濃度取決于摻入雜質(zhì)的多少，少子的濃度與溫度有密切的關(guān)系。7.1半導(dǎo)體與PN結(jié)7.1.2PN結(jié)單純的一塊P型半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體，只能作為一個(gè)電阻元件來使用。但是如果把P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體通過一定的制作工藝結(jié)合起來就形成了PN結(jié)。PN結(jié)是構(gòu)成半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管、晶閘管、集成電路等眾多半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。7.1半導(dǎo)體與PN結(jié)7.1.2PN結(jié)1．PN結(jié)的形成在一塊完整的本征硅（或鍺）片上，用不同的摻雜工藝使其一邊形成N型半導(dǎo)體，另一邊形成P型半導(dǎo)體，在這兩種雜質(zhì)半導(dǎo)體的交界面附近就會(huì)形成一個(gè)具有特殊性質(zhì)的薄層，這個(gè)特殊的薄層就是PN結(jié)。7.1半