半导体器件的基础知识
第一章半导体器件的基础知识
一、填空题
1、自然界中的物质按着导电能力分为、、三类。
2、半导体的导电能力会随着、、、和的变化而发生变化。
3、半导体材料主要有和两种。
4、半导体中的载流子是和。
5、主要靠导电的半导体称为N型半导体，主要靠导电的半导体称为P型半导体。
6、经过特殊工艺加工，将P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起，则在两种半导体的交界处就会出现一个特殊的接触面，称为结。
7、PN结的特性是。
8、半导体二极管的符号是。
9、PN结两端外加的反向电压增加到一定值时，反向电流急剧增大，称为PN 结的。
10、二极管的核心部分是一个，具有特性。
11、半导体二极管又称。它是由，从P区引出的极和从N区引出的极以及将他们封装起来的组成。
12、由于管芯结构不同，二极管又分为、、。
13、二极管的导电性能由加在二极管两端的电压和流过二极管的电流来决定，这两者之间的关系称为二极管的。用于定量描述这两者关系的曲线称为。14、当二极管两端所加的正向电压由零开始增大时，开始时，正向电流很小，几乎为零，二极管呈现很大电阻。通常把这个范围称为，相应的电压称为。
15、硅二极管的死区电压约为；锗二极管的死区电压约为。
16、硅管的导通电压约为，锗管的导通电压约为，
17、加在二极管的反向电压不断增大，当达到一定数值时，反向电流会突然增大，这种现象称为，相应的电压称为。
18、半导体二极管的主要参数有、。
19、半导体三极管的核心是。
20、半导体三极管的两个PN结将半导体基片分成三个区域：、
和。由这三个区引出三个电极为：、
和。分别用字母、和。其中区相对较薄。
21、半导体三极管中，通常将发射极与基极之间的PN结称为；集电极与基极之间的PN结称为。
22、由于半导体基片材料不同，三极管可分为型和型两大类。
23、半导体三极管常采用、和封装。
24、半导体三极管按功率分有和;按工作频率分有和；按管芯所用半导体材料分有
和；按结构工艺分有和；按用途分有和。
25、三极管各个电极上电流的分配关系是。
26、在半导体三极管中，基极电流I B的微小变化控制了集电极电流较大的变化，这就是三极管的原理。
27、要使三极管起到电流放大作用，必须保证发射结加电压，集电结加电压。
28、三极管三种基本连接方式是、、。
29、三极管的三种工作状态是、、。
30、三极管工作在截止区的条件为；
三极管工作在放大区的条件为
三极管工作在饱和区的条件为
31、在三极管的管芯内加入一只或两只偏置电阻的片状管称为。
32、在一个封装内包含有两只三极管的新型器件，称为。
33、半导体三极管是利用输入电流控制输出电流的半导体器件，称为。场效晶体管是利用输入电压产生电场效应来控制输出电流的器件，称为。
34、根据结构和工作原理不同，场效晶体管可分为和两大类。
35、结型场效晶体管的电路符号为、，它有三个电极为、、。
二、判断题
1、PN结接触面积大，载流量大，适合于大电流场合使用。（）
2、二极管和三极管是非线性元件。（）
3、电子技术中的线性与非线性指的电压与电流是否成正比例关系。（）
4、理想二极管正向电阻是零，反向电阻无穷大。（）
5、三极管的三个电极可以调换使用。（）
6、硅二极管和锗二极管正向导通分压相等。（）
7、三极管的发射区和集电区是由同一半导体构成的。（）
8、三极管就是两个二极管反接构成。（）
9、二极管的伏安特性曲线和三极管的特性曲线相同。（）
11、硅和锗是制作半导体器件的主要材料。（）
12、二极管具有单向导电性。（）
13、三极管无论工作在何种工作状态，电流I E=I B+I C=(1+)I B()
14、由于三极管的核心是两个互相联系的PN结，因此可以用两个背靠背连接的二极管替换。（）
15、晶体二极管击穿后立即烧毁。（）
16、三极管是一种电流控制器件。（）
17、二极管两端加上0.7V的电压就能导通。（）
18、二极管的正向电阻比反向电阻大。（）
19、三极管按结构分为硅型和锗型三极管。（）
20、绝缘栅型场效应管是利用改变栅源电压来改变导电沟道宽窄的。（）
三、选择题
1．在三极管的输出特性曲线族中，每条曲线与（）对应。
A、I E
B、U BE
C、I B
D、U CE
2．在N型半导体中（）。
A．只有自由电子 B．只有空穴 C．有空穴也有自由电子
3．掺入五价杂质元素的半导体是（）。
Ａ．Ｐ型半导体Ｂ．Ｎ型半导体Ｃ．本征半导体
4.如果测得一个放大电路中其三极管的直流电压U CE＜１Ｖ，则它处于（）。
Ａ．放大状态Ｂ．饱和状态Ｃ．截止状态
5．在某放大电路中，测的三极管三个电极的静态电位分别为0 V，-10 V，-9.3 V，则这只三极管是（）。
A．NPN 型硅管 B.NPN 型锗管C.PNP 型硅管 D.PNP 型锗管6．稳压二极管稳压时，其工作在( )。
A．正向导通区B．反向截止区C．反向击穿区
7.NPN型三极管处在放大状态时是( )
A.U BE<0, U BC<0
B.U BE>0, U BC>0
C.U BE>0, U BC<0
D.U BE<0, U BC>0
8、有万用表测得PNP晶体管三个电极的电位分别是V C=6V，V B=0.7V，V E=1V 则晶体管工作在（）状态。
A、放大
B、截止
C、饱和
D、损坏
9、三级管开作在放大区，要求（）
A、发射结正偏，集电结正偏
B、发射结正偏，集电结反偏
C、发射结反偏，集电结正偏
D、发射结反偏，集电结反偏
10、一只NPN型三极管三极电位分别有V C=3.3V，V E=3V，V B=3.7V，则该管工作在（）
A．饱和区B．截止区
C．放大区D．击穿区
11、三极管参数为P CM=800mW,I CM=100mA, U BR(CEO)=30V,在下列几种情况中，（）属于正常工作。
A．U CE=15V，I C=150 mA B．U CE=20V，I C=80 mA
C．U CE=35V，I C=100 mA D．U CE=10V，I C=50mA
12、下列三极管各个极的电位，处于放大状态的三极管是（）
A V C=0.3V，V E=0V，V B=0.7V
B V C=-4V，V E=-7.4V，V B=-6.7V
C V C =6V ， V E =0V ， V B =-3V
D V C =2V ， V
E =2V ， V B =2.7V
13、如果三极管工作在截止区，两个PN 结状态（ ）
A ．均为正偏
B ．均为反偏
C ．发射结正偏，集电结反偏
D ．发射结反偏，集电结正偏
14、有万用表测得PNP 晶体管三个电极的电位分别是V C =6V ，V B =0.7V ，V E =1V 则晶体管工作在（ ）状态。 A 、 放大 B 、截止 C 、饱和 D 、损坏
15、工作在放大区的某三极管，如果当I B 从12μA 增大到22μA 时，I C 从1mA 变为2mA ，那么它的β约为( ) 。
A. 83
B. 91
C. 100 D 、50
16、工作于放大状态的PNP 管，各电极必须满足（ ）
A ．ＵC > U
B > U E B 。Ｕ
C < U B < U E
C 。U B >ＵC > U E
D 。ＵC > U
E > U B
17、二极管具有（ ）
A 、信号放大作用
B 、单向导电性
C 、双向导电性
D 、负阻特性
18、二极管两端加正向电压时（ ）
A 、立即导通
B 、超过击穿电压就导通
C 、超过0.2V 就导通
D 、超过死区电压就导通
19、如果用万用表测得二极管的正、反向电阻都很大，则二极管（ ）
A 、特性良好
B 、已被击穿
C 、内部开路
D 、功能正常
20、下列元器件中，（ ）可将电信号转变成光信号。
A 、二极管
B 、三极管
C 、发光二极管
D 、光电二极管
21、开关三极管一般的工作状态是（ ）。
A ．截止
B ．放大
C ．饱和
D ．截止或饱和
22、三极管的两个PN 结均正偏或均反偏时，所对应的状态分别是（ ）。
A ．截止或放大
B ．截止或饱和
C ．饱和或截止
D ．放大或截止
23、如图示，试判断工作在饱和状态的管子（ ）。
A D A
B 极管工作在（ ） A 、饱和状态 B 、放大状态
C 、导致状态
D 、截止状态
(a) (b) (c) 0V (d)
27、某三极管工作在放大状态，
则该三极管是（ ）
A 、PNP 型硅管
B 、NPN 型硅管
C 、PNP 型锗管
D 、NPN
5V 5.7V 1V
28、由理想二极管组成的电路中，它们的输出电压为（ ）
A 、U R =0
B 、U R =8v
C 、U R =4V
D 、U R =1v
29、如下图所示，二极管为硅管，工作于正常导通状态的是（ ）
30、某同学用万用表测量一电子线路中得晶体管，测得VE=-3V ，VCE=6V ,VBC=--5.4V ,则该管是（ ）
A 、PNP 型处于放大工作状态
B 、PNP 型处于截止工作状态
C 、NPN 型处于放大工作状态
D 、NPN 型处于截止工作状态
四、简答题
1、场效晶体管与三极管相比有哪些特点？
2、为什么二极管可以当做一个开关使用？画图说明。
3、选用二极管时主要考虑哪些参数？这些参数有什么意义？
4、简述三极管的内部基本结构和各区的特点？
5、三极管三种工作状态的条件是什么？处于放大状态PNP 和NPN 两种三极5V
管的电位关系是什么样的？
6、给你一个二极管和一块万用表，怎样判断二极管两个电极？
7、三极管有哪三种工作状态？各有什么特点？
五、计算题
1、已知某三极管的交流放大系数ß=100，当ΙB=20微安时，ΙC=2毫安，若把ΙB 调到40微安，则ΙC 应为多少？
2、已知电力如下图示：为理想二极管，试分析：
①二极管导通还是截止？②UA0=？（4分）
3、 判断图示三极管的工作状态。
450和100
向，并在圆圈中画出管子。
5、判断如
图所示二极管是
否导通，并求出
AB U 值
6、如图所
示电路中，分别判断指示灯是亮
还是暗？ 2V
7、用万用表测的放大电路中某个三极管两个电极的电流值如图. （1）求另一个电极的电流大小，在图上标出实际方向
（2）判断是PNP还是NPN管?
（3）图上标出管子的E.B.C.极
（4）估算管子的ß值.
半导体基本知识
一、半导体基本知识 太阳电池是用半导体材料硅做成的。容易导电的是导体，不易导电的是绝缘体，即不像导体那样容易导电又不像绝缘体那样不容易导电的物体叫半导体，譬如：锗、硅、砷化缘等。 世界上的物体都是由原子构成的，从原子排列的形式来看，可以把物体分成2大类，晶体和非晶体。晶体通常都有特殊的外形，它内部的原子按照一定的规律整齐地排列着；非晶体内部原子排列乱七八糟，没有规则；大多数半导体都是晶体。半导体材料硅是原子共价晶体，在晶体中，相邻原子之间是以共用电子结合起来的。硅是第四族元素，硅原子的电子层结构为2、8、4，它的最外层的四个电子是价电子。因此每个硅原子又分别与相邻的四个原子形成四个共价键，每个共价键都是相邻的两个原子分别提供一个价电子所组成的。 如果硅晶体纯度很高，不含别的杂质元素，而且晶体结构很完美，没有缺陷，这种半导体叫本征半导体，而且是单晶体。而多晶体是由许多小晶粒聚合起来组成的，每一晶体又由许多原子构成。原子在每一晶粒中作有规则的整齐排列，各个晶粒中原子的排列方式都是相同的。但在一块晶体中，各个晶粒的取向（方向）彼此不同，晶粒与晶粒之间并没有按照一定的规则排列，所以总的来看，原子的排列是杂乱无章的，这样的晶体，我们叫它多晶体。 半导体有很特别的性质：导电能力在不同的情况下会有非常大的差别。光照、温度变化、适当掺杂都会使半导体的导电能力显著增强，尤其利用掺杂的方法可以制造出五花八门的半导体器件。但掺杂是有选择的，只有加入一定种类和数量的杂质才能符合我们的要求。 我们重点看一下硼和磷这两种杂质元素。硼是第三族主族元素，硼原子的电子层结构为2、3，由于硼原子的最外电子层只有三个电子，比硅原子缺少一个最外层电子，因此当硼原子的三个最外层价电子与周围最邻近的三个硅原子的价电子结合成共价键时，在与第四个最邻近的硅原子方向留下一个空位。这个空位叫空穴，它可以接受从邻近硅原子上跳来的电子，形成电子的流动，参与导电。硼原子在硅晶体中起着接受电子的作用，所以叫硼原子为受主型杂质。掺有受主型杂质的半导体，其导电率主要是由空穴决定的，这种半导体又叫空穴型或P型半导体。 磷是周期表中第五族元素，磷原子的电子层结构为2、8、5，它的最外层的五个电子是价电子。由于磷原子比硅原子多一个最外层电子，因此当磷原子的四个价电子与周围最邻近的四个硅原子的价电子形成共价键后，还剩余一个价电子。这个价电子很容易成为晶体中的自由电子参与导电。磷原子在硅晶体中起施放电子的作用，所以叫磷原子为施主型杂质。掺有施主型杂质的半导体，其导电率主要是由电子决定的，这种半导体又叫电子型半导体或n型半导体。 二、扩散基本知识 我们知道，太阳能电池的心脏是一个PN结。我们需要强调指出，PN结是不能简单地用两
半导体的基本知识
第1章 半导体的基本知识 1.1 半导体及PN 结 半导体器件是20世纪中期开始发展起来的，具有体积小、重量轻、使用寿命长、可靠性高、输入功率小和功率转换效率高等优点，因而在现代电子技术中得到广泛的应用。半导体器件是构成电子电路的基础。半导体器件和电阻、电容、电感等器件连接起来，可以组成各种电子电路。顾名思义，半导体器件都是由半导体材料制成的，就必须对半导体材料的特点有一定的了解。 1.1.1 半导体的基本特性 在自然界中存在着许多不同的物质，根据其导电性能的不同大体可分为导体、绝缘体和半导体三大类。通常将很容易导电、电阻率小于4 10-Ω?cm 的物质，称为导体，例如铜、铝、银等金属材料；将很难导电、电阻率大于1010Ω?cm 的物质，称为绝缘体，例如塑料、橡胶、陶瓷等材料；将导电能力介于导体和绝缘体之间、电阻率在410-Ω?cm ～1010Ω?cm 范围内的物质，称为半导体。常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。 用半导体材料制作电子元器件，不是因为它的导电能力介于导体和绝缘体之间，而是由于其导电能力会随着温度的变化、光照或掺入杂质的多少发生显著的变化，这就是半导体不同于导体的特殊性质。 1、热敏性 所谓热敏性就是半导体的导电能力随着温度的升高而迅速增加。半导体的电阻率对温度的变化十分敏感。例如纯净的锗从20℃升高到30℃时，它的电阻率几乎减小为原来的1／2。而一般的金属导体的电阻率则变化较小，比如铜，当温度同样升高10℃时，它的电阻率几乎不变。 2、光敏性 半导体的导电能力随光照的变化有显著改变的特性叫做光敏性。一种硫化铜薄膜在暗处其电阻为几十兆欧姆，受光照后，电阻可以下降到几十千欧姆，只有原来的1%。自动控制中用的光电二极管和光敏电阻，就是利用光敏特性制成的。而金属导体在阳光下或在暗处其电阻率一般没有什么变化。 3、杂敏性 所谓杂敏性就是半导体的导电能力因掺入适量杂质而发生很大的变化。在半导体硅中，只要掺入亿分之一的硼，电阻率就会下降到原来的几万分之—。所以，利用这一特性，可以制造出不同性能、不向用途的半导体器件。而金属导体即使掺入千分之一的杂质，对其
(整理)半导体基础知识.
1.1 半导体基础知识概念归纳 本征半导体定义：纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。 电流形成过程：自由电子在外电场的作用下产生定向移动形成电流。 绝缘体原子结构：最外层电子受原子核束缚力很强，很难成为自由电子。 绝缘体导电性：极差。如惰性气体和橡胶。 半导体原子结构：半导体材料为四价元素，它们的最外层电子既不像导体那么容易挣脱原子核的束缚，也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧。 半导体导电性能：介于半导体与绝缘体之间。 半导体的特点： ★在形成晶体结构的半导体中，人为地掺入特定的杂质元素，导电性能具有可控性。 ★在光照和热辐射条件下，其导电性有明显的变化。 晶格：晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵，称为晶格。 共价键结构：相邻的两个原子的一对最外层电子（即价电子）不但各自围绕自身所属的原子核运动，而且出现在相邻原子所属的轨道上，成为共用电子，构成共价键。 自由电子的形成：在常温下，少数的价电子由于热运动获得足够的能量，挣脱共价键的束缚变成为自由电子。 空穴：价电子挣脱共价键的束缚变成为自由电子而留下一个空位置称空穴。 电子电流：在外加电场的作用下，自由电子产生定向移动，形成电子电流。 空穴电流：价电子按一定的方向依次填补空穴（即空穴也产生定向移动），形成空穴电流。 本征半导体的电流：电子电流+空穴电流。自由电子和空穴所带电荷极性不同，它们运动方向相反。 载流子：运载电荷的粒子称为载流子。 导体电的特点：导体导电只有一种载流子，即自由电子导电。 本征半导体电的特点：本征半导体有两种载流子，即自由电子和空穴均参与导电。 本征激发：半导体在热激发下产生自由电子和空穴的现象称为本征激发。 复合：自由电子在运动的过程中如果与空穴相遇就会填补空穴，
半导体器件的基础知识
第一章半导体器件的基础知识 一、填空题 1、自然界中的物质按着导电能力分为、、三类。 2、半导体的导电能力会随着、、、和的变化而发生变化。 3、半导体材料主要有和两种。 4、半导体中的载流子是和。 5、主要靠导电的半导体称为N型半导体，主要靠导电的半导体称为P型半导体。 6、经过特殊工艺加工，将P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起，则在两种半导体的交界处就会出现一个特殊的接触面，称为结。 7、PN结的特性是。 8、半导体二极管的符号是。 9、PN结两端外加的反向电压增加到一定值时，反向电流急剧增大，称为PN 结的。 10、二极管的核心部分是一个，具有特性。 11、半导体二极管又称。它是由，从P区引出的极和从N区引出的极以及将他们封装起来的组成。 12、由于管芯结构不同，二极管又分为、、。 13、二极管的导电性能由加在二极管两端的电压和流过二极管的电流来决定，这两者之间的关系称为二极管的。用于定量描述这两者关系的曲线称为。14、当二极管两端所加的正向电压由零开始增大时，开始时，正向电流很小，几乎为零，二极管呈现很大电阻。通常把这个范围称为，相应的电压称为。 15、硅二极管的死区电压约为；锗二极管的死区电压约为。 16、硅管的导通电压约为，锗管的导通电压约为， 17、加在二极管的反向电压不断增大，当达到一定数值时，反向电流会突然增大，这种现象称为，相应的电压称为。 18、半导体二极管的主要参数有、。 19、半导体三极管的核心是。 20、半导体三极管的两个PN结将半导体基片分成三个区域：、 和。由这三个区引出三个电极为：、 和。分别用字母、和。其中区相对较薄。 21、半导体三极管中，通常将发射极与基极之间的PN结称为；集电极与基极之间的PN结称为。 22、由于半导体基片材料不同，三极管可分为型和型两大类。 23、半导体三极管常采用、和封装。 24、半导体三极管按功率分有和;按工作频率分有和；按管芯所用半导体材料分有
第一章 半导体器件知识
第一章《半导体器件的基础知识》 一、填空： 1、半导体的导电能力随着（掺入杂质）、（光照）、（温度）和（输入电压和电流的改变） 条件的不同而发生很大的变化，其中，提高半导体导电能力最有效的办法是（掺入杂质）。 2、（纯净的半导体）叫本征半导体。 3、半导体可分为（P ）型半导体和（N ）型半导体，前者( 空穴)是多子，（电子） 是少子。 4、PN结加（正向电压）时导通，加（反向电压）时截止，这种特性称为（单向导电）性。 5、PN结的反向击穿可分为（电）击穿和（热）击穿，当发生（热）击穿时，反向电压撤 除后，PN结不能恢复单向导电性。 6、由于管芯结构的不同，二极管可分为（点）接触型、（面）接触型、（平面）接触型三 种，其中（点）接触型的二极管PN结面积（小），适宜半导体在高频检波电路和开关电路，也可以作小电流整流，面接触型和平面型二极管PN结接触面（大），载流量（大），适于在（大电流）电路中使用。 7、二极管的两个主要参数是（最大整流电流）和（最高反向电压）使用时不能超过，否 则会损坏二极管。 8、在一定的范围内，反向漏电流与反加的反向电压（无关），但随着温度的上升而（上升）， 反向饱和电流越大，管子的性能就越（差）。 9、硅二极管的死区电压为（0、5）V，锗二极管的死区电压为（0、2）V。 10、三极管起放大作用的外部条件（发射结正偏）和（集电结反偏） 11、晶体三极管具有电流放大作用的实质是利用（基极）电流实现对（集电极）电流的控 制。 12、3DG8D表示（NPN型硅材料高频小功率三极管）； 3AX31E表示（PNP型锗材料低频小功率三极管）。 13、三极管的恒流特性表现在（放大）区，在饱和区，三极管失去（放大）作用，集电 结、发射结均（正）偏。 14 集---射击穿电压V（BR）CEO是指（基极开路）时集电极和发射极间所承受的最大反向电 压，使用时，集电极电源电压应（＞）这个数值。 15三极管的三种基本联结方式可分为（共基极电路），（共集电极电路）和（共发射极电
半导体器件基础知识
半导体基础知识 一、半导体本础知识 （一）半导体 自然界的物质按其导电能力区别，可分为导体、半导体、绝缘体三类。半导体是导电能力介于导体和绝缘体之前的物质，其电阻率在10-3~109Ω范围内。用于制作半导体元件的材料通常用硅或锗材料。 （二）半导体的种类 在纯净的半导体中掺入特定的微量杂质元素，能使半导体的导电能力大提高。掺入杂质后的半导体称为杂质半导体。根据掺杂元素的性质不同，杂质半导体可分为N型和P型半导体。 （三）PN结及其特性 1、PN结： PN结是构成半导体二极管、三极管、场效应管和集成电路的基础。它是由P型半导体和N型半导体相“接触”后在它们交界处附近形成的特殊带电薄层。 2、PN结的单向导电性： 当PN结外加正向电压（又叫正向偏置）时，PN结会表现为一个很小的电阻，正向电流会随外加的电压的升高而急速上升。称这时的PN结处于导通状态。 当PN结外加反向电压（以叫反向偏置）时，PN结会表现为一个很大的电阻，只有极小的漏电流通过且不会随反向电压的增大而增大，这时的电流称为反向饱和电流。称这时的PN结处于截止状态。 当反向电压增加到某一数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿。这时的反向电压称为反向击穿电压，不同结构、工艺和材料制成的管子，其反向击穿电压值差异很大，可由1伏到几百伏，甚至高达数千伏。 3、频率特性 由于结电容的存在，当频率高到某一程度时，容抗小到使PN结短路。导致二极管失去单向导电性，不能工作，PN结面积越大，结电容也越大，越不能在高频情况下工作。 二、半导体二极管 （一）半导体二极管及其基本特性 1、半导体二极管： 半导体二极管（简称为二极管）是由一个PN结加上电极引线并封装在玻璃或塑料管壳中而成的。其中正极（或称为阳极）从P区引出，负极（或称为阴极）从N区引出。以下是常见的一些二极管的电路符号： 普通二极管稳压二极管发光二极管整流桥堆 2、二极管的伏安特性 二极管的伏安特征如下图所示：
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。空穴导电的实质是:相邻
半导体基础知识
半导体基础知识（详细篇） 2.1.1 概念 根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。 1. 导体：容易导电的物体。如：铁、铜等 2. 绝缘体：几乎不导电的物体。如：橡胶等 3. 半导体：半导体是导电性能介于导体和半导体之间的物体。在一定条件下可导电。半导体的电阻率为10-3～109 Ω·cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。 半导体特点： 1) 在外界能源的作用下，导电性能显著变化。光敏元件、热敏元件属于此类。 2) 在纯净半导体内掺入杂质，导电性能显著增加。二极管、三极管属于此类。 2.1.2 本征半导体 1.本征半导体——化学成分纯净的半导体。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”。它在物理结构上呈单晶体形态。电子技术中用的最多的是硅和锗。 硅和锗都是4价元素，它们的外层电子都是4个。其简化原子结构模型如下图： 外层电子受原子核的束缚力最小，成为价电子。物质的性质是由价电子决定的。 外层电子受原子核的束缚力最 小，成为价电子。物质的性质是由价 电子决定的。 2.本征半导体的共价键结构 本征晶体中各原子之间靠得很近，使原分属于各原子的四个价电子同时受到相邻原子的吸引，分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。共价键中的价电
子为这些原子所共有，并为它们所束缚，在空间形成排列有序的晶体。如下图所示： 硅晶体的空间排列与共价键结构平面示意图 3.共价键 共价键上的两个电子是由相邻原子各用 一个电子组成的，这两个电子被成为束缚电 子。束缚电子同时受两个原子的约束，如果没 有足够的能量，不易脱离轨道。因此，在绝对 温度T=0°K（-273°C）时，由于共价键中的 电子被束缚着，本征半导体中没有自由电子， 不导电。只有在激发下，本征半导体才能导电 4.电子与空穴 当导体处于热力学温度0°K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。 自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，原子的电中性被破坏，呈现出正电性，其正电量与电子的负电量相等，人们常称呈现正电性的这个空位为空穴。 电子与空穴的复合
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基础知识 半导体的研究和应用，虽然历史不长，但在科学、技术以及国民经济中已起着十分重要的作用。在机械、冶金、化工、电子、空间技术以及国防工业等领域有着广泛的应用，差不多国民经济的每一个部门都要用到半导体。半导体工业的兴起，被认为是上世纪六十年与原子能同等重要的世界科学新成就。 集成度 探测器灵敏度 整流元件高耐压大功率 光电转换率 1．绝缘体、半导体和导体 物质就其导电性质而言，可分为绝缘体、半导体和导体。 金、银、铜、铁、铝等金属，具有良好的导电性能，称为导体。 橡胶、木材、玻璃、玛瑙、电木等不能导电的物质，称为绝缘体。 导电能力介于导体和绝缘体之间的材料，称为半导体。如：硅、锗、氧化铜、硫化铝等。
物体的导电能力一般用材料的电阻率的大小来衡量，它的单位是欧姆．厘米（Ω·cm）。 电阻率越小，导电能力越强，电阻率越大，导电能力越弱。 2．半导体材料的种类 半导体材料按化学成分和内部结构，大致可分为以下几类： ●元素半导体又称为单质半导体。 在元素周期表中介于金属和非金属之间的元素。 其中具有实用价值的有硅、锗、硒。 50年代，锗在半导体中占主导地位，到60年代后期逐渐被硅材料取代。 用硅制造的半导体器件，耐高温和抗辐射性能较好，因此，硅成为应用最多的一种半导体材料,目前的集成电路大多数(70%以上)是用硅材料制造的.
硅的物理化学性质： 硅是元素周期表中四族元素，自然界中含量仅次于氧，居第二。 在自然界中硅主要以二氧化硅及硅酸盐的形式存在。 结晶形硅是一种有灰色金属光泽的晶体，与金刚石具有类似的晶格，性质硬而脆。 元子量、原子密度、比重、本征载流子浓度、本征电阻率---； 硅的许多化合物及在许多化学反应中的行为与磷很相似。 硅极易与卤素化合。 在1000℃以上与氮反应，生成氮化硅。 化学性质不活泼，在常温下很稳定，不溶于所有的酸（包括氢氟酸）。在高温下，化学活泼性大大增加。 ●化合物半导体 化合物半导体是由两种或两种以上的元素化合而成的半导体材料。 多数是AⅢBⅤ型化合物,由元素周期表中Ⅲ族的Al、Ga、In和Ⅴ族的P、As、Sb等合成的化合物。如砷化镓(GaAs)、锑化铟(InSb)等。
半导体基础知识详细
半导体基础知识详细 半导体是一种电子特性介于导体和绝缘体之间的材料。它的电阻率介于导体和绝缘体之间，而且在外界条件下可以通过控制电场、光照、温度等因素来改变其电子特性。半导体材料广泛应用于电子器件、太阳能电池、光电器件、传感器等领域。 1. 半导体的基本概念 半导体是指在温度为绝对零度时，其电阻率介于导体和绝缘体之间的材料。在室温下，半导体的电阻率通常在10^-3到10^8Ω·cm之间。半导体的导电性质可以通过控制材料中的杂质浓度来改变，这种过程称为掺杂。 2. 半导体的晶体结构 半导体的晶体结构分为两种：共价键晶体和离子键晶体。 共价键晶体是由原子间共享电子形成的晶体，如硅、锗等。共价键晶体的晶格结构稳定，电子在晶格中移动时需要克服较大的势垒，因此其导电性较差。 离子键晶体是由正负离子间的静电作用形成的晶体，如氯化钠、氧化镁等。离子键晶体的晶格结构较稳定，电子在晶格中移动时需要克服较小的势垒，因此其导电性较好。 3. 半导体的能带结构 半导体的能带结构是指半导体中电子能量的分布情况。半导体的能带结构分为价带和导带两部分。 价带是指半导体中最高的能量带，其中填满了价电子。导带是指半导体中次高的能量带，其中没有或只有很少的电子。当半导体中的电子受到外界激发时，可以从价带跃迁到导带，形成电子空穴对。 4. 半导体的掺杂 半导体的掺杂是指向半导体中加入少量的杂质原子，以改变其电子特性。掺杂分为n型和p 型两种。 n型半导体是指向半导体中掺入少量的五价杂质原子，如磷、砷等。这些杂质原子会向半导体中释放一个电子，形成自由电子，从而提高半导体的导电性能。 p型半导体是指向半导体中掺入少量的三价杂质原子，如硼、铝等。这些杂质原子会从半导体中吸收一个电子，形成空穴，从而提高半导体的导电性能。 5. 半导体器件 半导体器件是利用半导体材料制造的电子器件，包括二极管、晶体管、场效应管、集成电路
半导体电子元器件基本知识
半导体电子元器件基本知识 四、光隔离器件 光耦合器又称光电耦合器，是由发光源和受光器两部分组成。发光源常用砷化镓红外发光二极管，发光源引出的管脚为输入端。常用的受光器有光敏三极管、光敏晶闸管和光敏集成电路等。受光器引出的管脚为输出端。光耦合器利用电---光----电两次转换的原理，通过光进行输入与输出之间的耦合。 光耦合器输入与输出之间具有很高的绝缘电阻，可以达到10的10次方欧姆，输入与输出间能承受2000V以上的耐压，信号单向传输而无反馈影响。具有抗干扰能力强、响应速度快、工作可靠等优点，因而用途广泛。如在：高压开关、信号隔离转换、电平匹配等电路中。 光隔离常用如图： 五、电容 有电解电容、瓷片电容、涤纶电容、纸介电容等。 利用电容的两端的电压不能突变的特性可以达到滤波和平滑电压的目的以及电路之间信号的耦合。电解电容是有极性的（有+、-之分）使用时注意极性和耐压。 电路原理图一般用C1、C2、C？等表示。 半导体二极管、三极管、场效应管是电路中最常用的半导体器件，PN结是构成各种半导体器件的重要基础。 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。具有热敏、光敏、掺杂特性；根据掺入的杂质不同，可分为：N型半导体、P型半导体。 PN结是采用特定的制造工艺，使一块半导体的两边分别形成P型半导体和N型半导体，它们交界面就形成PN结。PN结具有单向导电性，即在P端加正电压，N端接负时PN结电阻很低，PN结处于导通状态，加反向电压时，PN结呈高阻状态，为截止,漏电流很小。 一、二极管 将PN结加上相应的电极引线和管壳就成为半导体二极管。 P结引出的电极称为阳极（正极），N结引出的电极称为阴极（负极），原理图中一般常用D1、D2、D？等表示。 二极管正向导通特性（死区电压）：硅管的死区电压大于0。5V，诸管大于0。1V。用数字式万用表的二极管档可直接测量出正极和负极。利用二极管的单向导电性可以组成整流电路。将交流电压变为单向脉动电压。 使用注意事项： 1、在整流电路中流过二极管的平均电流不能超过其最大整流电流； 2、在震荡电路或有电感的回路中注意其最高反向击穿电压的使用问题； 3、整流二极管不应直接串联（大电流时）或并联使用，串联使用时，每个二极管应并联一个均压电阻，其大小按100V（峰值）70K左右计算，并联使用时，每个二极管应串联10
常见半导体器件
常见半导体器件 一、二极管（Diode） 二极管是一种常见的半导体器件，具有只允许电流在一个方向通过的特性。它由P型半导体和N型半导体组成，通过P-N结的形成来实现电流的单向导通。二极管在电子电路中有着广泛的应用，如整流器、稳压器、放大器等。 二、三极管（Transistor） 三极管是一种具有放大作用的半导体器件，由P型半导体和N型半导体构成。它有三个电极，分别是发射极、基极和集电极。通过控制基极电流，可以调节集电极电流的大小，实现信号的放大功能。三极管被广泛应用于放大器、开关、振荡器等电子设备中。 三、场效应晶体管（Field Effect Transistor，FET） 场效应晶体管是一种常见的半导体器件，与三极管类似，也具有放大作用。它由栅极、源极和漏极组成。场效应晶体管通过栅极电压的变化来控制源漏极之间的电流。与三极管相比，场效应晶体管具有输入阻抗高、功耗低、噪声小等特点，被广泛应用于放大器、开关、模拟电路等领域。 四、集成电路（Integrated Circuit，IC） 集成电路是将大量的电子器件集成在一个芯片上的器件。它由高度集成的晶体管、二极管、电阻、电容等元件组成，通过不同的连接
方式实现各种电路功能。集成电路具有体积小、功耗低、性能稳定等优点，被广泛应用于计算机、通信、消费电子等领域。 五、光电二极管（Photodiode） 光电二极管是一种具有光电转换功能的半导体器件。它具有二极管的结构，在光照条件下产生电流。光电二极管常用于光电传感、光通信、光电测量等领域。通过控制光照强度，可以实现对光信号的检测和转换。 六、发光二极管（Light Emitting Diode，LED） 发光二极管是一种能够发出可见光的半导体器件。它具有二极管的结构，在正向偏置电压下，通过复合效应产生光。发光二极管具有发光效率高、寿命长、功耗低等特点，被广泛应用于照明、显示、指示等领域。 七、太阳能电池（Solar Cell） 太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的半导体器件。它利用光生电效应，在光照条件下产生电流。太阳能电池具有环保、可再生的特点，被广泛应用于太阳能发电系统、光伏电站等领域。 八、压敏电阻（Varistor） 压敏电阻是一种具有非线性电阻特性的半导体器件。它能够根据电压的变化快速调整电阻值，保护电路免受过电压的损害。压敏电阻常用于电源、通信设备等电子设备中，起到过压保护的作用。
半导体器件的基本知识
半导体器件的基本知识 半导体器件是现代电子技术中最基础的元件之一，广泛应用于各种电子设备中。它们起到控制电流流动和信号放大的关键作用。本文将介绍半导体器件的基本知识，包括其种类、工作原理和应用领域。 一、半导体器件的种类 半导体器件主要包括二极管、晶体管和场效应管等。其中，二极管是一种最简单的半导体器件，它由P型半导体和N型半导体组成。晶体管是一种三层结构的半导体器件，包括发射极、基极和集电极。场效应管是一种基于电场控制电流的半导体器件，具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点。 二、半导体器件的工作原理 半导体器件的工作原理基于PN结的特性。在二极管中，当正向偏置时，P区的空穴和N区的电子会相互扩散，形成电流。而在反向偏置时，由于PN结的势垒，电流无法通过。晶体管的工作原理则是基于通过基极电流来控制集电极电流的放大作用。场效应管则是通过控制栅极电压来改变源极和漏极之间的电导率。 三、半导体器件的应用领域 半导体器件在电子技术领域有着广泛的应用。例如，二极管广泛应用于整流电路、频率倍增器和光电检测等方面。晶体管则被用于放大电路、开关电路和振荡电路等。场效应管则常用于高频放大器、功率放大器和模拟开关等领域。
四、半导体器件的进展和挑战 随着科技的进步，半导体器件也在不断发展和演变。从传统的硅基 半导体器件到最近兴起的宽禁带半导体器件，如碳化硅和氮化镓等， 半导体技术正不断突破传统的物理极限。然而，半导体器件也面临着 一些挑战，如热量管理、功耗和可靠性等方面的问题。 总结： 半导体器件是现代电子技术中不可或缺的重要组成部分。通过了解 半导体器件的基本知识，我们可以更好地理解其工作原理和应用领域。随着科技的不断发展，半导体器件将继续发挥重要作用，并不断推动 着电子技术的进步与创新。
半导体器件知识点归纳一
一、半导体器件基本方程 1、半导体器件基本方程 泊松方程、电流密度方程、电子和空穴连续性方程的一维微分形式及其物理意义 2、基本方程的主要简化形式 泊松方程分别在N耗尽区和P耗尽区的简化形式 电流密度方程分别在忽略扩散电流和漂移电流时的简化形式 P型中性区电子净复合率、N型中性区空穴净复合率 P区电子和N区空穴的扩散方程及其定态形式 电子电流和空穴电流的电荷控制方程及其定态形式 注：第一章是整个课程的基础，直接考察的概率很小，一般都结合后面章节进行填空或者计算的考察，理解的基础上牢记各公式形式及其物理意义。 二、PN结 1、突变结与缓变结 理想突变结、理想线性缓变结、单边突变结的定义 2、PN结空间电荷区 理解空间电荷区的形成过程 注：自己用概括性的语句总结出来，可能考简述题。 3、耗尽近似与中性近似 耗尽近似、耗尽区、中性近似、中性区的概念 4、内建电场、耗尽区宽度、内建电势 内建电场、内建电势、约化浓度的概念 内建电场、耗尽区宽度、内建电势的推导 电场分布图的画法 内建电势的影响因素 Si和Ge内建电势的典型值 注：填空题可能考察一些物理概念的典型值，这部分内容主要掌握突变结的，可能考计算题，不会完全跟书上一样，会有变形，比如考察PIN结的相关计算；对于线性缓变结，只需记住结论公式即可。 5、外加电压下PN结中的载流子运动 正向电压下空穴扩散电流、电子扩散电流、势垒区复合电流的形成过程 反向电压下空穴扩散电流、电子扩散电流、势垒区产生电流的形成过程 正向电流很大反向电流很小的原因 6、PN结能带图 PN结分别在正向电压和反向电压下的能带图 注：所有作图题应力求完整，注意细节，标出所有图示需要的标识 7、PN结的少子分布 结定律：小注入下势垒区边界上的少子浓度表达式 少子浓度的边界条件 中性区内非平衡少子浓度分布公式 外加正反向电压时中性区中少子浓度分布图 注：书上给出了N区的推导，尽量自己推导一下P区的情况，加深理解 8、PN结的直流伏安特性
半导体基础知识和半导体器件工艺
半导体基础知识和半导体器件工艺 第一章半導體基礎知識 通常物質根據其導電性能不同可分成三類。第一類爲導體，它可以很好的傳導電流，如：金屬類，銅、銀、鋁、金等；電解液類：NaCl水溶液，血液，普通水等以及其他一些物體。第二類爲絕緣體，電流不能通過，如橡膠、玻璃、陶瓷、木板等。第三類爲半導體，其導電能力介於導體和絕緣體之間，如四族元素Ge鍺、Si矽等，三、五族元素的化合物GaAs砷化鎵等，二、六族元素的化合物氧化物、硫化物等。 物體的導電能力可以用電阻率來表示。電阻率定義爲長1釐米、截面積爲1平方釐米的物質的電阻值，單位爲歐姆*釐米。電阻率越小說明該物質的導電性能越好。通常導體的電阻率在10-4歐姆*釐米以下，絕緣體的電阻率在109歐姆*釐米以上。 半導體的性質既不象一般的導體，也不同于普通的絕緣體，同時也不僅僅由於它的導電能力介於導體和絕緣體之間，而是由於半導體具有以下的特殊性質： (1) 溫度的變化能顯著的改變半導體的導電能力。當溫度升高時，電阻率會降低。比如Si在200℃時電阻率比室溫時的電阻率低幾千倍。可以利用半導體的這個特性製成自動控制用的熱敏元件（如熱敏電阻等），但是由於半導體的這一特性，容易引起熱不穩定性，在製作半導體器件時需要考慮器件自身産生的熱量，需要考慮器件使用環境的溫度等，考慮如何散熱，否則將導致器件失效、報廢。
(2) 半導體在受到外界光照的作用是導電能力大大提高。如硫化鎘受到光照後導電能力可提高幾十到幾百倍，利用這一特點，可製成光敏三極管、光敏電阻等。 (3) 在純淨的半導體中加入微量（千萬分之一）的其他元素（這個過程我們稱爲摻雜），可使他的導電能力提高百萬倍。這是半導體的最初的特徵。例如在原子密度爲5*1022/cm3的矽中摻進大約5X1015/cm3磷原子，比例爲10-7（即千萬分之一），矽的導電能力提高了幾十萬倍。 物質是由原子構成的，而原子是由原子核和圍繞它運動的電子組成的。電子很輕、很小，帶負電，在一定的軌道上運轉；原子核帶正電，電荷量與電子的總電荷量相同，兩者相互吸引。當原子的外層電子缺少後，整個原子呈現正電，缺少電子的地方産生一個空位，帶正電，成爲電洞。物體導電通常是由電子和電洞導電。 前面提到摻雜其他元素能改變半導體的導電能力，而參與導電的又分爲電子和電洞，這樣摻雜的元素（即雜質）可分爲兩種：施主雜質與受主雜質。 將施主雜質加到矽半導體中後，他與鄰近的4個矽原子作用，産生許多自由電子參與導電，而雜質本身失去電子形成正離子，但不是電洞，不能接受電子。這時的半導體叫N型半導體。施主雜質主要爲五族元素：銻、磷、砷等。 將施主雜質加到半導體中後，他與鄰近的4個矽原子作用，産生許多電洞參與導電，這時的半導體叫p型半導體。受主雜質主要爲三族元素：鋁、鎵、銦、硼等。電洞和電子都是載子，在相同大小的電場作用下，電子導電的速度比電洞快。電洞和電子運動速度的大小用遷移率來表示，遷移率愈大，截流子運動速度愈快。\ 假如把一些電洞注入到一塊N型半導體中，N型就多出一部分少數載子――電洞，但由於N型半導體中有大量的電子存在，當電洞和電子碰在一起時，會發生作用，
【精品】电子元器件基础知识——半导体器件
一、中国半导体器件型号命名方法 半导体器件型号由五部分(场效应器件、半导体特殊器件、复合管、PIN型管、激光器件的型号命名只有第三、四、五部分）组成.五个部分意义如下: 第一部分：用数字表示半导体器件有效电极数目。2—二极管、3-三极管 第二部分:用汉语拼音字母表示半导体器件的材料和极性。表示二极管时：A—N型锗材料、B—P型锗材料、C-N型硅材料、D—P型硅材料。表示三极管时：A—PNP 型锗材料、B-NPN型锗材料、C-PNP型硅材料、D-NPN型硅材料。 第三部分：用汉语拼音字母表示半导体器件的内型。P—普通管、V-微波管、W-稳压管、C-参量管、Z-整流管、L-整流堆、S—隧道管、N-阻尼管、U-光电器件、K—开关管、X-低频小功率管(F<3MHz，Pc<1W)、G—高频小功率管（f〉3MHz,Pc〈1W）、D—低频大功率管（f〈3MHz，Pc〉1W）、A-高频大功率管（f〉3MHz,Pc〉1W）、T-半导体晶闸管（可控整流器）、Y—体效应器件、B—雪崩管、J-阶跃恢复管、CS-场效应管、BT—半导体特殊器件、FH-复合管、PIN-PIN型管、JG—激光器件。 第四部分：用数字表示序号 第五部分：用汉语拼音字母表示规格号
例如：3DG18表示NPN型硅材料高频三极管 日本半导体分立器件型号命名方法 二、日本生产的半导体分立器件，由五至七部分组成.通常只用到前五个部分，其各部分的符号意义如下: 第一部分：用数字表示器件有效电极数目或类型。0-光电（即光敏）二极管三极管及上述器件的组合管、1-二极管、2三极或具有两个pn结的其他器件、3-具有四个有效电极或具有三个pn结的其他器件、┄┄依此类推。 第二部分：日本电子工业协会JEIA注册标志.S-表示已在日本电子工业协会JEIA 注册登记的半导体分立器件。 第三部分：用字母表示器件使用材料极性和类型.ATMEL代理A—PNP型高频管、 B-PNP型低频管、C-NPN型高频管、D-NPN型低频管、F—P控制极可控硅、G—N控制极可控硅、H-N基极单结晶体管、J-P沟道场效应管、K-N沟道场效应管、M-双向可控硅. 第四部分:用数字表示在日本电子工业协会JEIA登记的顺序号。两位以上的整数—从“11”开始，表示在日本电子工业协会JEIA登记的顺序号;不同公司的性能相同的器件可以使用同一顺序号；数字越大，越是近期产品。