第1章 半导体器件.ppt

主编魏汉勇
制作谭新秀
2005年1月
电子技术
课程的性质与任务
电子技术是一门理论性很强的专业基础理论课,它是学好各类电专业理论课的桥梁。为使学生学好本课程,在教学过程中尽量以基本概念、电路的基本分析方法、基本运算方法入手,让学生由浅入深地掌握该课程内容,为学好专业课程打下良好的基础。
第1章半导体器件
学习要点
了解半导体的特性和导电方式,理解PN结的单向导电特性
了解半导体二极管、三极管的结构
理解二极管的工作原理、伏安特性和主要参数
理解双极型三极管的放大作用、输入和输出特性曲线及主要参数
了解MOS场效应管的伏安特性、主要参数及其与双极型三极管的性能比较
.1 PN结1
半导体二极管
特殊二极管
双极型三极管
场效应晶体管
第1章半导体器件
PN结
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。
半导体的导电特征
半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间的物质,如硅(Si)、锗(Ge)。硅和锗是4价元素,原子的最外层轨道上有4个价电子。
室温下,由于热运动少数价电子挣脱共价键的束缚成为自由电子,同时在共价键中留下一个空位这个空位称为空穴。失去价电子的原子成为正离子,就好象空穴带正电荷一样。
在电子技术中,将空穴看成带正电荷的载流子。
每个原子周围有四个相邻的原子,原子之间通过共价键紧密结合在一起。两个相邻原子共用一对电子。

(与自由电子的运动不同)
有了空穴,邻近共价键中的价电子很容易过来填补这个空穴,这样空穴便转移到邻近共价键中。新的空穴又会被邻近的价电子填补。带负电荷的价电子依次填补空穴的运动,从效果上看,相当于带正电荷的空穴作相反方向的运动。
本征半导体中有两种载流子:带负电荷的自由电子和带正电荷的空穴
热激发产生的自由电子和空穴是成对出现的,电子和空穴又可能重新结合而成对消失,称为复合。在一定温度下自由电子和空穴维持一定的浓度。

,其导电能力将大大增强
在纯净半导体硅或锗中掺入磷、砷等5价元素,由于这类元素的原子最外层有5个价电子,故在构成的共价键结构中,由于存在多余的价电子而产生大量自由电子,这种半导体主要靠自由电子导电,称为电子半导体或N型半导体,其中自由电子为多数载流子,热激发形成的空穴为少数载流子。
(1) N型半导体
自由电子
多数载流子(简称多子)
空穴
少数载流子(简称少子)
(2) P型半导体
在纯净半导体硅或锗中掺入硼、铝等3价元素,由于这类元素的原子最外层只有3个价电子,故在构成的共价键结构中,由于缺少价电子而形成大量空穴,这类掺杂后的半导体其导电作用主要靠空穴运动,称为空穴半导体或P型半导体,其中空穴为多数载流子,热激发形成的自由电子是少数载流子。
自由电子
多数载流子(简称多子)
空穴
少数载流子(简称少子)
无论是P型半导体还是N型半导体都是中性的,对外不显电性。
掺入的杂质元素的浓度越高,多数载流子的数量越多。
少数载流子是热激发而产生的,其数量的多少决定于温度。