第1章半导体二极管和三极管
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半导体基础知识
D
G
S 图 P 沟道结型场效应管结构图
S 符号
二、工作原理
N 沟道结型场效应管用改变 UGS 大小来控制漏极电
流 ID 的。
耗尽层
D 漏极
*在栅极和源极之间
加反向电压，耗尽层会变
栅极
G
N
P+ 型 P+
沟 道
N
S 源极
宽，导电沟道宽度减小， 使沟道本身的电阻值增大， 漏极电流 ID 减小，反之， 漏极 ID 电流将增加。
e
e
图 三极管中的两个 PN 结
c
三极管内部结构要求：
N
b
PP
NN
1. 发射区高掺杂。
2. 基区做得很薄。通常只有 几微米到几十微米，而且掺杂较 少。
3. 集电结面积大。
e
三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射 结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。
三极管中载流子运动过程
c
Rc
IB
I / mA
60
40 死区 20 电压
0 0.4 0.8 U / V
正向特性
2. 反向特性 二极管加反向电压，反 向电流很小； 当电压超过零点几伏后， 反向电流不随电压增加而增
I / mA
–50 –25
0U / V
击穿 – 0.02 电压 U(BR) – 0.04
反向饱 和电流
大，即饱和；
反向特性
常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。
+4
+4
+4
自由电子
+4
+45
+4
施主原子
+4
+4
G
S 图 P 沟道结型场效应管结构图
S 符号
二、工作原理
N 沟道结型场效应管用改变 UGS 大小来控制漏极电
流 ID 的。
耗尽层
D 漏极
*在栅极和源极之间
加反向电压，耗尽层会变
栅极
G
N
P+ 型 P+
沟 道
N
S 源极
宽，导电沟道宽度减小， 使沟道本身的电阻值增大， 漏极电流 ID 减小，反之， 漏极 ID 电流将增加。
e
e
图 三极管中的两个 PN 结
c
三极管内部结构要求：
N
b
PP
NN
1. 发射区高掺杂。
2. 基区做得很薄。通常只有 几微米到几十微米，而且掺杂较 少。
3. 集电结面积大。
e
三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射 结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。
三极管中载流子运动过程
c
Rc
IB
I / mA
60
40 死区 20 电压
0 0.4 0.8 U / V
正向特性
2. 反向特性 二极管加反向电压，反 向电流很小； 当电压超过零点几伏后， 反向电流不随电压增加而增
I / mA
–50 –25
0U / V
击穿 – 0.02 电压 U(BR) – 0.04
反向饱 和电流
大，即饱和；
反向特性
常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。
+4
+4
+4
自由电子
+4
+45
+4
施主原子
+4
+4
模拟电子技术基础简明教程-(第三版)第一章
(a)外形图
21
(b)符号
第二节 半导体二极管
半导体二极管的类型： 按半导体材料分：有硅二极管、锗二极管等。 按 PN 结结构分：有点接触型和面接触型二极管。 点接触型管子中不允许通过较大的电流，因结电容
小，可在高频下工作。 面接触型二极管 PN 结的面积大，允许流过的电流
大，但只能在较低频率下工作。 按用途划分：有整流二极管、检波二极管、稳压
O
U
图 1.2.8
30
第二节 半导体二极管
2. 扩散电容 Cd
P区 耗 尽 层 N 区
是由多数载流子在扩散过程中积累而引起的。+ I
V P 区中电子
－ R
N 区中空穴
浓 度 分布
浓 度 分布
x
Ln
Lp
在某个正向电压下，P 区中的电子浓度 np(或 N
区的空穴浓度 pn)分布曲线如图中曲线 1 所示。
路中反向电流非常小，几乎等于零， PN 结处
于截止状态。
PN 结具有单向导电性。
正向偏置:
电源正极接P区，负极接N区，即“P正N负” 反向偏置:
电源正极接N区2，0 负极接P区，即“P负N正”
第二节 半导体二极管
2 二极管的伏安特性
半导体二极管又称晶体二极管。 二极管的结构： 将 PN 结封装在塑料、玻璃或金属外壳里，再 从 P 区和 N 区分别焊出两根引线作正、负极。
28
第二节 半导体二极管
二极管的电容效应
当二极管上的电压发生变化时，PN 结中储存的 电荷量将随之发生变化，使二极管具有电容效应。
电容效应包括两部分 势垒电容 扩散电容
1. 势垒电容
是由 PN 结的空间电荷区变化形成的。
三极管
N
E EB
PNP VB<VE VC<VB
EC
第一章 半导体二极管、三极管
晶体管放大的条件
发射区掺杂浓度高 1.内部条件 基区薄且掺杂浓度低 I B
集电结面积大 2.外部条件 发射结正偏 集电结反偏
RB
mA A
IC
mA
C B
3DG6
E
IE
EC
晶体管的电流分配和 放大作用
电路条件: EC>EB 发射结正偏 集电结反偏
基极开路
第一章 半导体二极管、三极管
三、极限参数
1. 集电极最大允许电流 ICM
集电极电流 IC上升会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值 的三分之二时的集电极电流即为 ICM。 2.反向击穿电压
（1） 集-射极反向击穿电压U(BR)CEO 当集—射极之间的电压UCE 超过一定的数值时，三极管就会被击穿。 手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U(BR) CEO。基极开 路时 C、E极间反向击穿电压。 （2）集电极－基极反向击穿电压U(BR)CBO — 发射极开路时 C、B极间 反向击穿电压。 （3）发射极－基极反向击穿电压U(BR)EBO — 集电极开路时 E、B极间反 向击穿电压。
第一章 半导体二极管、三极管
一、输入特性
iC
iB f (uBE ) u
uCE 0
iB
RB + + uBE
CE常数
与二极管特性相似
RB +
B + RC + 输出 RB E uCE 输入 回路 + uBE + EC 回路 EB IE
iB
C
第二个教案 2.1 半导体二极管
二极管的伏安特性曲线 二极管的伏安特性曲线： 伏安特性曲线： 硅管
UBE(on)= 0.7V IS=(10-9~10-16)A UBE(on)= 0.25V IS=(10-6~10-8)A
PN结导通； PN结导通； 结导通
锗管
U >UBE(on)时
随着U
↑
I
↑↑
正向R很小 正向R
很小( U < UBE(on)时 IR很小(IR≈ 反向R PN结截止 结截止。 反向R很大 PN结截止。 I S) 温度每升高1℃ 1℃， 约减小2.5mV 2.5mV。 温度每升高1℃， UBE(on)约减小2.5mV。 温度每升高10℃ 10℃， 约增加一倍。 温度每升高10℃，IS约增加一倍。
1.1 半导体的特性
半导体：指导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。 半导体：指导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。
大多数半导体器件所用的主要材料是硅 (Si) 、锗 (Ge) 大多数半导体器件所用的主要材料是硅
原子结构及简化模型： 硅 、锗 原子结构及简化模型：
+4 +14 2 8 4 +32 2 8 18 4
当原子中的价电子在光照或温度升高时获得能量挣脱共价键的束 缚而成为自由电子，原子中留下空位（即空穴），（即产生自由电 同时原子因失去价电子而带正电。 子－空穴对）同时原子因失去价电子而带正电。 当邻近原子中的价电子释放能量不断填补这些空位时（ 当邻近原子中的价电子释放能量不断填补这些空位时（自由电子与空穴 的复合）形成一种运动，该运动可等效地看作是空穴的运动 空穴的运动。 的复合）形成一种运动，该运动可等效地看作是空穴的运动。空穴运动方向 与价电子填补方向相反。 与价电子填补方向相反。即自由电子和空穴都能在晶格中自由移动。因 而统称它们为半导体的载流子。
精品文档-模拟电子技术(江晓安)(第三版)-第1章
第一章 半导体器件
图 1 – 5 P型半导体的共价键结构
第一章 半导体器件
1.２ＰＮ 结
1.2.1 异型半导体接触现象 在Ｐ型和Ｎ型半导体的交界面两侧, 由于电子和空穴的
浓度相差悬殊, 因而将产生扩散运动。 电子由Ｎ区向Ｐ区扩 散； 空穴由Ｐ区向Ｎ区扩散。 由于它们均是带电粒子(离 子), 因而电子由Ｎ区向Ｐ区扩散的同时, 在交界面Ｎ区剩下 不能移动(不参与导电)的带正电的杂质离子； 空穴由Ｐ区向 Ｎ区扩散的同时, 在交界面Ｐ区剩下不能移动(不参与导电) 的带负电的杂质离子, 于是形成了空间电荷区。 在Ｐ区和Ｎ 区的交界处形成了电场(称为自建场)。 在此电场 作用下, 载流子将作漂移运, 其运动方向正好与扩散运动方 向相反, 阻止扩散运动。 电荷扩散得越多, 电场越强, 因而 漂移运动越强, 对扩散的阻力越大。 当达到平衡时, 扩散运 动的作用与漂移运动的作用相等, 通过界面的载流子总数为 ０, 即ＰＮ结的电流为０。 此时在ＰＮ区交界处形成一个缺 少载流子的高阻区, 我们称为阻挡层(又称为耗尽层)。 上述 过程如图１－６(ａ)、 (ｂ)所示。
所谓“齐纳”击穿, 是指当ＰＮ结两边掺入高浓度的杂 质时, 其阻挡层宽度很小, 即使外加反向电压不太高(一般为 几伏), 在ＰＮ结内就可形成很强的电场(可达2×106 V/cm), 将共价键的价电子直接拉出来, 产生电子-空穴对, 使反向电 流急剧增加, 出现击穿现象。
第一章 半导体器件
对硅材料的ＰＮ结, 击穿电压ＵＢ大于７V时通常是 雪崩击穿, 小于４V时通常是齐纳击穿；ＵＢ在４V和７V之间 时两种击穿均有。由于击穿破坏了ＰＮ结的单向导电特性, 因而一般使用时应避免出现击穿现象。
CT
dQ dU
S W
第一章 半导体器件
第1章模拟电子技术(李雅轩)
结。如图1.1.1（b）所示。
在ＰＮ结的Ｐ区一侧带负电，Ｎ区一侧带正电。ＰＮ结便 产生了内电场，内电场的方向从Ｎ区指向Ｐ区。内电场对扩散 运动起到阻碍作用， 电子和空穴的扩散运动随着内电场的加强 而逐步减弱，直至停止。在界面处形成稳定的空间电荷区，如 图１.1.1（b）所示。
第1章 半导体元件及其特征
(五) 实训报告 (1) 整理数据， 填好表格。
(2) 根据测试结果，用方格坐标描绘二极管正、反向特性 曲线和三极管输入、输出特性曲线。
(3) 通过输出特性曲线，在UCE=6 V, IB=60μA的工作点上求 取共发射极直流电流放大系数 和交流电流放大系数β。 (六) 思考题
(1) 如果要测试硅二极管的正向特性，应如何较合理地安 排测试点，为什么？
实表 1.4三极管的输入特性 UBE/V 0 0.10 0.30 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80
Uce=0V IB/MA
Uce=2V
第1章 半导体元件及其特征 实表1.5 三极管的输出特性
0
0.20
0.50
1
5
10
0 20 40 60 80 100 120
第1章 半导体元件及其特征
量和损坏情况。
(六) 实训报告 (1) 将测得数据进行分析整理， 填入实表1.1。
实表 1.1正、 反向电阻测量值 二极管类型 万用表电阻挡 正向电阻 反向电阻 2AP型 R×100(Ω) R×1K (Ω) 2CP型 R×100(Ω) R×1K (Ω)
1章 半导体元件及其特征
(2) 根据测量结果， 总结出一般晶体二极管正向电阻、 反 向电阻的范围。 (七) 思考题 通过实训， 你能否回答下列问题? (1) 能否用万用表测量大功率三极管？ 测量时使用哪一挡， 为什么？ (2) 为什么用万用表不同电阻挡测二极管的正向（或反向） 电阻值时，测得的阻值不同? (3) 用万用表测得的晶体二极管的正、反向电阻是直流电 阻还是交流电阻？用万用表R×10(Ω)挡和R×1k(Ω)挡去测量同 一个二极管的正向电阻时，所得的结果是否相同？为什么？
半导体、二级管和三极管概述
PN结加反向电压
PN结加反向电压时， 内建电场被增强，势垒 高度升高，空间电荷区 宽度变宽。这就使得多 子扩散运动很难进行， 扩散电流趋于零；
而少子漂移运动处于优势，形成微小的反向的电流。
流过PN结的反向电流称为反向饱和电流(即IS)， PN结呈现为大电阻。由于IS很小,可忽略不计,所 以该状态称为：PN结反向截止。 总结 PN结加正向电压时，正向扩散电流远大于漂移电 流， PN结导通；PN结加反向电压时，仅有很小的 反向饱和电流IS，考虑到IS≈0，则认为PN结截止。
基区空穴 的扩散
扩散运动形成发射极电流IE，复合运动Байду номын сангаас成基极电 流IB，漂移运动形成集电极电流IC。
电流分配：
IE＝IB＋IC
IE－扩散运动形成的电流 IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流
直流电流 放大系数
IC IB
iC iB
交流电流放大系数
I CEO (1 ) I CBO
稳压管的伏安特性
稳压管的主要参数 稳定电压Uz：Uz是在规定电流下稳压管的反向击 穿电压。 稳定电流IZ：它是指稳压管工作在稳压状态时， 稳压管中流过的电流，有最小稳定电流IZmin和最大 稳定电流IZmax之分。
（6）其它类型二极管 发光二极管：在正向导通其正向电流足够大时， 便可发出光，光的颜色与二极管的材料有关。广 泛用于显示电路。
图4 本征半导体中 自由电子和空穴
本征半导体的载流子的浓度 本征激发：半导体在热激发下产生自由电子和空 穴对的现象称为本征激发。 复合：自由电子在运动过程中如果与空穴相遇就 会填补空穴，使两者同时消失。 在一定的温度下，本征激发所产生的自由电子与 空穴对，与复合的自由电子与空穴对数目相等，达 到动态平衡。即在一定温度下本征半导体的浓度是 一定的，并且自由电子与空穴浓度相等。
第一章半导体基础知识
第一章半导体基础知识〖本章主要内容〗本章重点讲述半导体器件的结构原理、外特性、主要参数及其物理意义，工作状态或工作区的分析。
首先介绍构成PN结的半导体材料、PN结的形成及其特点。
其后介绍二极管、稳压管的伏安特性、电路模型和主要参数以及应用举例。
然后介绍两种三极管（BJT和FET）的结构原理、伏安特性、主要参数以及工作区的判断分析方法。
〖本章学时分配〗本章分为4讲，每讲2学时。
第一讲常用半导体器件一、主要内容1、半导体及其导电性能根据物体的导电能力的不同，电工材料可分为三类：导体、半导体和绝缘体。
半导体可以定义为导电性能介于导体和绝缘体之间的电工材料，半导体的电阻率为10-3～10-9Ω∙cm。
典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。
半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化；往纯净的半导体中掺入某些特定的杂质元素时，会使它的导电能力具有可控性；这些特殊的性质决定了半导体可以制成各种器件。
2、本征半导体的结构及其导电性能本征半导体是纯净的、没有结构缺陷的半导体单晶。
制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”，它在物理结构上为共价键、呈单晶体形态。
在热力学温度零度和没有外界激发时,本征半导体不导电。
3、半导体的本征激发与复合现象当导体处于热力学温度0K时，导体中没有自由电子。
当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚而参与导电，成为自由电子。
这一现象称为本征激发（也称热激发）。
因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对。
游离的部分自由电子也可能回到空穴中去，称为复合。
在一定温度下本征激发和复合会达到动态平衡，此时，载流子浓度一定，且自由电子数和空穴数相等。
4、半导体的导电机理自由电子的定向运动形成了电子电流，空穴的定向运动也可形成空穴电流，因此，在半导体中有自由电子和空穴两种承载电流的粒子（即载流子），这是半导体的特殊性质。
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第1章半导体二极管和三极管
第一章 电路的基本概念和基本定律
1 半导体的导电特性 2 半导体二极管 3 稳压二极管
4 半导体三极管
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
1.1物质的导电性
自然界中的物质按照导电能力可分为导体、绝缘 体与半导体。 导体：导电能力良好的物体，如银、铜、铁等。
绝缘体：不能导电或导电能力很差的物体，如橡 胶、陶瓷、玻璃、塑料等。 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。
掺杂后自由电子数目大量
Si
增加，自由电子导电成为
多余 这种半导体的主要导电方
电子 式，称为电子半导体或N
Si
型半导体。
在N型半导体中自由电子是多
数载流子，空穴是少数载流子。
磷原子 第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
Si
Si
空穴
掺入三价元素
因三价杂质原子在与硅原子
形成共价键时，缺少一个价
特点：（a）含有大量的电子——多数载流子 （b）含有少量的空穴——少数载流子
(2) P 型半导体（空穴型半导体）
形成：向本征半导体中掺入少量的 3 价元素
特点：（a）含有大量的空穴——多数载流子 （b）含有少量的电子——少数载流子
第1章半导体二极管和三极管
思考题：
1. 在杂质半导体中多子的数量与
a
－－－－－－ + + + + + +
间电荷区的厚
度固定不变。
浓度差 多子的扩散运动
形成空间电荷区
扩散的结果使空间电荷区
变宽。
第1章半导体二极管和三极管
PN结的单向导电性
（1）PN 结加正向电压（正向偏置）
P接正、N接负
PN 结变窄
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ + ++ + + + + ++ + + + + ++ + +
Si
Si
正电）。
温度愈高，晶体中产生的自由
空穴
电子、空穴愈多。
价电子
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
结论：
(1) 半导体有两种载流子:（负）电子、（正）空穴。 (2) 自由电子和空穴成对地产生，同时又不断复合。在一定温度 下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持 一定的数目。 (3) 载流子的数量少，故导电性能很差。 (4) 载流子的数量受温度影响较大，温度高数量就多。所以，温 度对半导体器件性能影响很大。 (5) 当半导体两端加上外电压时，载流子定向运动
1.4 PN结的形成及其单向导电性
内电场越强，漂移运动
空间电荷区也称 PN 结
越强，而漂移使空间电荷
少子的漂移运动 区变薄。
P 型半导体
内电场 N 型半导体
－－－－－－ + + + + + +
扩散和漂移
－－－－－－ + + + + + +
这一对相反的
－－－－－－ + + + + + +
运动最终达到 动态平衡，空
（漂移运动），在半导体中将出现两部分电流 ①自由电子作定向运动 电子电流 ②价电子递补空穴 空穴电流
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
1.3杂质半导体
在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂
质半导体。
在常温下即可 变为自由电子
掺入五价元素
Si
pS+i 失去一 个电子 变为正 离子
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
典型的元素半导体有硅Si和锗Ge，此外，还有化合 物半导体砷化镓Gee
锗原子
硅和锗最外层轨道 上的四个电子称为 价电子。
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
半导体的导电特性
热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强 (可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。
（a. 掺杂浓度、b.温度）有关。
2. 在杂质半导体中少子的数量与
b
（a. 掺杂浓度、b.温度）有关。
3. 当温度升高时，少子的数量
c
（a. 减少、b. 不变、c. 增多）。
4. 在外加电压的作用下，P 型半导体中的电流
主要是 b，N 型半导体中的电流主要是 。a
（a. 电子电流、b.空穴电流）
第1章半导体二极管和三极管
P IF
内电场 N
外电场
+–
内电场被 削弱，多子 的扩散加强， 形成较大的 扩散电流。
PN 结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较 大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。
第1章半导体二极管和三极管
P接负、N接正 （2）PN 结加反向电压（反向偏置）
－－－ － －－ + + + + + + －－－ － －－ + + + + + + －－－ － －－ + + + + + +
电子技术讲授内容
第一章 半导体二极管和三极管 第二章 基本放大电路 第三章 集成运算放大器 第七章 基本门电路和组合逻辑电路
第1章半导体二极管和三极管
第一章 半导体二极管和三极管
基本要求：
1.理解PN结的单向导电性。 2.了解半导体二极管的基本类型、伏安特性和 主要参数，了解二极管的整流作用、钳位作用 和限幅作用。 3.了解稳压二极管的主要特性及其稳压作用。 4.了解双极型晶体管的基本类型、特性曲线和 主要参数，理解晶体管的三种工作状态。
光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化 (可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等)。
掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明显改变(可做成各种不同用途的半导 体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
1.2本征半导体
完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。
Si
Si
Si
Si
晶体中原子的排列方式 共价键中的两个电子，称为价电子。
硅单晶中的共价健结构
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
本征半导体的导电机理 自由电子
本征激价发电：子在获得一定能量
（温度升高或受光照）后，挣
Si
Si
脱原子核的束缚，成为自由电 子（带负电），同时共价键中
留下一个空位，称为空穴（带
P
内电场 外电场
N
–+
第1章半导体二极管和三极管
P接负、N接正 （2） PN 结加反向电压（反向偏置） PN 结变宽
电子而在共价键中留下一个
BS–i
Si
空穴。 掺杂后空穴数目大量增加，
硼原子
空穴导电成为这种半导体的
主要导电方式，称为空穴半
接受一个 电子变为
导体或P型半导体。
负离子 无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
(1) N 型半导体（电子型半导体）
形成：向本征半导体中掺入少量的 5 价元素
第一章 电路的基本概念和基本定律
1 半导体的导电特性 2 半导体二极管 3 稳压二极管
4 半导体三极管
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
1.1物质的导电性
自然界中的物质按照导电能力可分为导体、绝缘 体与半导体。 导体：导电能力良好的物体，如银、铜、铁等。
绝缘体：不能导电或导电能力很差的物体，如橡 胶、陶瓷、玻璃、塑料等。 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。
掺杂后自由电子数目大量
Si
增加，自由电子导电成为
多余 这种半导体的主要导电方
电子 式，称为电子半导体或N
Si
型半导体。
在N型半导体中自由电子是多
数载流子，空穴是少数载流子。
磷原子 第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
Si
Si
空穴
掺入三价元素
因三价杂质原子在与硅原子
形成共价键时，缺少一个价
特点：（a）含有大量的电子——多数载流子 （b）含有少量的空穴——少数载流子
(2) P 型半导体（空穴型半导体）
形成：向本征半导体中掺入少量的 3 价元素
特点：（a）含有大量的空穴——多数载流子 （b）含有少量的电子——少数载流子
第1章半导体二极管和三极管
思考题：
1. 在杂质半导体中多子的数量与
a
－－－－－－ + + + + + +
间电荷区的厚
度固定不变。
浓度差 多子的扩散运动
形成空间电荷区
扩散的结果使空间电荷区
变宽。
第1章半导体二极管和三极管
PN结的单向导电性
（1）PN 结加正向电压（正向偏置）
P接正、N接负
PN 结变窄
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ + ++ + + + + ++ + + + + ++ + +
Si
Si
正电）。
温度愈高，晶体中产生的自由
空穴
电子、空穴愈多。
价电子
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
结论：
(1) 半导体有两种载流子:（负）电子、（正）空穴。 (2) 自由电子和空穴成对地产生，同时又不断复合。在一定温度 下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持 一定的数目。 (3) 载流子的数量少，故导电性能很差。 (4) 载流子的数量受温度影响较大，温度高数量就多。所以，温 度对半导体器件性能影响很大。 (5) 当半导体两端加上外电压时，载流子定向运动
1.4 PN结的形成及其单向导电性
内电场越强，漂移运动
空间电荷区也称 PN 结
越强，而漂移使空间电荷
少子的漂移运动 区变薄。
P 型半导体
内电场 N 型半导体
－－－－－－ + + + + + +
扩散和漂移
－－－－－－ + + + + + +
这一对相反的
－－－－－－ + + + + + +
运动最终达到 动态平衡，空
（漂移运动），在半导体中将出现两部分电流 ①自由电子作定向运动 电子电流 ②价电子递补空穴 空穴电流
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
1.3杂质半导体
在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂
质半导体。
在常温下即可 变为自由电子
掺入五价元素
Si
pS+i 失去一 个电子 变为正 离子
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
典型的元素半导体有硅Si和锗Ge，此外，还有化合 物半导体砷化镓Gee
锗原子
硅和锗最外层轨道 上的四个电子称为 价电子。
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
半导体的导电特性
热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强 (可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。
（a. 掺杂浓度、b.温度）有关。
2. 在杂质半导体中少子的数量与
b
（a. 掺杂浓度、b.温度）有关。
3. 当温度升高时，少子的数量
c
（a. 减少、b. 不变、c. 增多）。
4. 在外加电压的作用下，P 型半导体中的电流
主要是 b，N 型半导体中的电流主要是 。a
（a. 电子电流、b.空穴电流）
第1章半导体二极管和三极管
P IF
内电场 N
外电场
+–
内电场被 削弱，多子 的扩散加强， 形成较大的 扩散电流。
PN 结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较 大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。
第1章半导体二极管和三极管
P接负、N接正 （2）PN 结加反向电压（反向偏置）
－－－ － －－ + + + + + + －－－ － －－ + + + + + + －－－ － －－ + + + + + +
电子技术讲授内容
第一章 半导体二极管和三极管 第二章 基本放大电路 第三章 集成运算放大器 第七章 基本门电路和组合逻辑电路
第1章半导体二极管和三极管
第一章 半导体二极管和三极管
基本要求：
1.理解PN结的单向导电性。 2.了解半导体二极管的基本类型、伏安特性和 主要参数，了解二极管的整流作用、钳位作用 和限幅作用。 3.了解稳压二极管的主要特性及其稳压作用。 4.了解双极型晶体管的基本类型、特性曲线和 主要参数，理解晶体管的三种工作状态。
光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化 (可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等)。
掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明显改变(可做成各种不同用途的半导 体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
1.2本征半导体
完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。
Si
Si
Si
Si
晶体中原子的排列方式 共价键中的两个电子，称为价电子。
硅单晶中的共价健结构
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
本征半导体的导电机理 自由电子
本征激价发电：子在获得一定能量
（温度升高或受光照）后，挣
Si
Si
脱原子核的束缚，成为自由电 子（带负电），同时共价键中
留下一个空位，称为空穴（带
P
内电场 外电场
N
–+
第1章半导体二极管和三极管
P接负、N接正 （2） PN 结加反向电压（反向偏置） PN 结变宽
电子而在共价键中留下一个
BS–i
Si
空穴。 掺杂后空穴数目大量增加，
硼原子
空穴导电成为这种半导体的
主要导电方式，称为空穴半
接受一个 电子变为
导体或P型半导体。
负离子 无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
(1) N 型半导体（电子型半导体）
形成：向本征半导体中掺入少量的 5 价元素