半导体的主要特性
半导体的特性
半导体的特性
半导体主要有以下特性。
1、半导体：导电能力随着掺入杂质、输入电压（电流）、温度和光照条件的不同而发生很大变化,人们把这一类物质称为半导体。
2、载流子：半导体中存在的两种携带电荷参与导电的“粒子”。
自由电子：带负电荷。
空穴:带正电荷。
特性:在外电场的作用下,两种载流子都可以做定向移动,形成电流。
3、电子技术的核心是半导体半导体之所以得到广泛的应用，是因为人们发现半导体有一下的三个特性。
(1)掺杂性:在纯净的半导体中掺入及其微量的杂质元素,则它的导电能力将大大增强。
(2)热敏性:温度升高,将使半导体的导电能力打发增强。
（3)光敏性：对半导体施加光线照射时，光照越强，导电能力越强。
3.P型半导体和N型半导体(重点)N型半导体:主要靠电子导电的半导体。
即:电子是多数载流子,空穴是少数载流子。
P型半导体:主要靠空穴导电的半导体。
即:空穴是多数载流子，电子是少数载流子。
PN结:经过特殊的工艺加工,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面就会出现一
个特殊的接触面，称为PN 结。
半导体的特性
1.半导体的特性：光敏特性、热敏特性、掺杂特性。
2.杂质半导体分为N型半导体和P型半导体，N型半导体的元素是4价硅P型半导体元素是3价硼。
3.N型半导体多子是电子P型半导体多子是空穴。
4.PN结的单向导电性：正向导通，反向截止。
5.三极管按结构分可分为：PNP、PNP型；三极管由集电极c、基极b、发射极e组成。
6.三极管的工作区域：截止区（集电结反偏，发射结反偏）、放大区（发射结正偏、集电结反偏）、饱和区（集电结正偏、发射结正偏）7.电压关系：NPN:U C>U B>U E；PNP：U C<U B<U E；电流关系：I E=I C+I B；I C=βI B；β=ΔIC/ΔIB8.共集电极放大电路的放大倍数为：19.多级放大电路的耦合方式分为阻容耦合和直接耦合10.多级放大电路的输入电阻就是其第一级的输入电阻输出电阻就是其最后一级的输出电阻放大倍数Au=Au1Au2……Aun11.|1+AF|是衡量反馈程度的量用D表示；满足|1+AF|>>1条件的负反馈称为深度负反馈12.电路的电压增益接近于1且相位相同，故称为电压跟随器13.集成运放由输入级、中间级、输出级、偏置电路四部分组成14.功率放大器可分为甲类、甲乙类、乙类；乙类放大器的效率通常为78.5%导通角为θ=180°15.直流稳压电源的组成由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四部分组成。
16.直流通路围边等效电路根据直流通路对放大电路的静态进行计算b CC R V R V V I ≈-=b BE CC B ；B C I βI =；c C CC CE R I V V -=交流负载线1.从B 点通过输出特性曲线上的Q 点做一条直线， 其斜率为-1/R'L 。
2.R'L= RL ∥Rc ，是交流负载电阻。
3.E bb'be/ mV 26I r r += 4.L c L //= 'R R R 5.be L V r R A '-=∙β be be b r r R R ≈=//i C o R R =。
半导体的特性
一、本征半导体的导电特性1.导体、绝缘体和半导体自然界中的物质从其电结构和导电性能上区分，可分为导体、绝缘体和半导体。
如金、银、铜、铝、铁等金属材料很容易导电，我们称它们为导休。
导体的电阻率小于10-6cm。
如陶瓷、云母、塑料、橡胶等物质很难导电，我们称它们为绝缘体。
绝缘体的电阻率大于108cm。
有一类物质，如硅、锗、硒、硼及其一部分化合物等，它们的导电能力介于导体和绝缘体之间，故称之为半导体。
半导体的电阻率在10-6～108之间。
众所周知，导体具有良好的导电性，绝缘体具有良好的绝缘性，它们都是很好的电工材料。
我们用导体制成电线，用绝缘体来防止电的浪费和保障安全。
而半导体却在很长时间被人们所不齿，因为它的导电性能不好，绝缘性能又差。
然而它的不公正待遇随着人们对它所产生的愈来愈浓厚的兴趣消失了，它终于登上了大雅之堂！这是为什么呢？这是因为它具有一些可以被人们所利用的奇妙特性。
半导体在不同情况下，导电能力会有很大差别，有时犹如导体。
在什么情况下呢？①掺杂：在纯净的半导体中适当地掺入极微量（百万分之一）的杂质，就可以引起其导电能力成百万倍的增加。
②温度：当温度稍有变化，半导体的导电能力就会有显著变化。
如温度稍有增高，半导体的电阻率就会显著减小。
同理光照也会影响半导体的导电能力。
2.本征半导体的原子结构本征半导体——非常纯净且原子排列整齐的半导体。
（纯度约为99.999999999%。
即杂质含量为10的9次方分之一。
）硅原子一14个带负电的电子围绕带正电的原子核运动，并按一定的规律分布在三层电子轨道上。
锗原子一32个带负电的电子围绕带正电的原子核运动，并按一定的规律分布在四层电子轨道上。
由于原子核带正电与电子电量相等，正常情况下原子呈中性。
由于内层电子受核的束缚较大，很少有离开运动轨道的可能。
所以它们和原子核一起组成惯性核。
外层电子受原子核的束缚较小。
叫做价电子。
硅、锗都有四个价电子，故都是四价元素，其简化图见电子课件。
半导体主要有以下几个方面的重要特性
半导体主要有以下几个方面的重要特性：
1.热敏特性
半导体的电阻率随温度变化会发生明显地改变。
例如纯锗，湿度每升高10度，它的电阻率就要减小到原来的1／2。
温度的细微变化，能从半导体电阻率的明显变化上反映出来。
利用半导体的热敏特性，可以制作感温元件——热敏电阻，用于温度测量和控制系统中。
值得注意的是，各种半导体器件都因存在着热敏特性，在环境温度变化时影响其工作的稳定性.
2.光敏特性
半导体的电阻率对光的变化十分敏感。
有光照时、电阻率很小；无光照时，电阻率很大。
例如，常用的硫化镉光敏电阻，在没有光照时，电阻高达几十兆欧姆，受到光照时．电阻一下子降到几十千欧姆，电阻值改变了上千倍。
利用半导体的光敏特性,制作出多种类型的光电器件,如光电二极管、光电三极管及硅光电池等．广泛应用在自动控制和无线电技术中。
3.掺杂特性
在纯净的半导体中,掺人极微量的杂质元素，就会使它的电阻率发生极大的变化。
例如．在纯硅中掺人.百万分之—的硼元素，其电阻率就会从214000Ω·cm一下于减小到0。
4Ω·cm．也就是硅的导电能为提高了50多万倍。
人们正是通过掺入某些特定的杂质元素,人为地精确地控制半导体的导电能力,制造成不同类型的半导体器件.可以毫不夸张地说，几乎所有的半导体器件，都是用掺有特定杂质的半导体材料制成的.。
半导体与PN结半导体材料与PN结的特性
半导体与PN结半导体材料与PN结的特性半导体与PN结：半导体材料与PN结的特性半导体是一种介于导体和绝缘体之间的材料，具有在特定条件下能够导电的特性。
与导体相比，半导体的电导率较低，但比绝缘体高，这使得半导体在现代电子器件中发挥着重要的作用。
而PN结是半导体器件中最基本的组成部分之一，它由P型半导体和N型半导体的结合所形成。
本文将详细介绍半导体材料和PN结的特性。
一、半导体材料的特性半导体材料是由一些三价或五价元素构成的晶体结构。
根据元素的导电性质，半导体可分为N型和P型两种类型。
1. N型半导体N型半导体中，杂质原子被掺入半导体晶体中，这些杂质原子具有多余的电子，又称为施主原子。
施主原子释放出的自由电子增加了半导体中的载流子浓度，使其成为导电性质较好的材料。
2. P型半导体P型半导体中，杂质原子具有较少的电子，又称为受主原子。
受主原子缺少的电子形成了空穴，这些空穴能够传导电流，使P型半导体具有导电性能。
半导体的导电特性主要由两个载流子类型决定：自由电子和空穴。
通过对半导体材料进行掺杂可以调控载流子的浓度，从而控制半导体器件的电性能。
此外，半导体材料还具有热电效应、光电效应等特性，在电子学和光电子学领域有着广泛的应用。
二、PN结的特性PN结是由P型半导体和N型半导体通过扩散和结合形成的。
在PN结中，P区和N区形成了一个电势垒，这个电势垒对电子和空穴的运动具有一定的限制。
1. 电势垒PN结的P区和N区的杂质浓度不同，形成了一个P-N结的交界面。
在该交界面附近，由于杂质原子的离子化作用，P区中形成了正离子，N区中形成了负离子，从而在交界面上形成了电势差。
这个电势差形成了电势垒，限制着载流子的运动。
2. 正向偏置当外加电压的正极连接到P区，负极连接到N区时，电势垒的宽度会减小，使得载流子能够穿越过电势垒自由移动，形成电流。
这种情况下，PN结处于正向偏置状态。
正向偏置下的PN结具有导电性质。
3. 反向偏置当外加电压的正极连接到N区，负极连接到P区时，电势垒的宽度会增加，限制了载流子的运动。
半导体材料的物理特性
半导体材料的物理特性半导体材料是现代电子技术中极为重要的一种材料，不仅广泛用于集成电路和太阳能电池等领域，而且还具有很多独特的物理特性，这些特性直接影响了半导体器件的性能和应用。
因此，深入研究半导体材料的物理特性，对于提高半导体器件的性能和应用前景具有重要意义。
一、半导体材料的电学性质半导体材料的电学性质是指在外加电场作用下，半导体材料中自由电子和空穴的迁移性能。
在外加电场的作用下，半导体材料中的自由电子和空穴沿着电场方向运动，从而形成电流。
半导体材料的电学特性既受半导体本身的物理性质影响，又受气体、温度、杂质等外界条件的影响。
此外，半导体材料也存在电子注入、电子输运等现象，这些现象也会影响半导体材料的电学性质。
二、半导体材料的光学性质半导体材料的光学性质是指在外界光照射下，半导体材料的电子和空穴的能级变化、吸收、发射、衰减等光学特性。
半导体材料的光学性质主要是由半导体材料中的载流子、晶格振动等物理现象所决定的。
此外，半导体材料也存在多种激子效应，例如原子内激子、拓扑激子等激子相互作用，这些激子效应对半导体材料的光学特性也会产生影响。
三、半导体材料的磁学性质半导体材料的磁学性质是指在外界磁场作用下，半导体材料中电子、空穴受到力的作用产生的磁响应和反应。
半导体材料的磁学性质主要是由载流子、磁场和晶格中的自旋电子相互作用所决定的。
当前，半导体材料的磁学性质不断得到深入研究，不仅揭示了半导体中的自旋电子效应，而且为半导体磁场传感器等新型半导体材料器件的设计提供了新的思路。
四、半导体材料的热学性质半导体材料的热学性质是指在外界温度作用下，半导体材料中电子、空穴的能量状态、传热等热学特性。
当前，随着半导体材料器件进一步小型化，器件的高热效应成为极大的限制因素。
因此，深刻的认识半导体材料的热学性质对于制备高性能的半导体器件具有重要意义。
总之，半导体材料的物理特性是半导体器件性能和应用的决定因素之一。
从半导体材料的电学、光学、磁学和热学性质等各个方面深入地认识半导体材料的物理特性，对于研发高性能半导体器件具有非常重要的意义。
半导体的导电特性
半导体
本征半导体 杂质半导体
P型半导体(空穴型） N型半导体（电子型）
常用半导体材料硅和锗的原子结构
价电子：最外层的电子受原子核的束缚最 小，最为活跃，故称之为价电子。 最外层有几个价电子就叫几价元素， 半导体材料硅和锗都是四价元素。
Si+14 2 8 4
Ge+32 2 8 18 4
2. 半导体的内部结构及导电方式：
一是势垒电容CB 二是扩散电容CD
(1) 势垒电容CB
势垒电容是由空间电荷区的离子薄层形成的。 当外加电压使PN结上压降发生变化时，离子薄层 的厚度也相应地随之改变，这相当PN结中存储的 电荷量也随之变化，犹如电容的充放电。
图 01.09 势垒电容示意图
(2) 扩散电容CD
扩散电容是由多子扩散后，在PN结的另一侧 面积累而形成的。因PN结正偏时，由N区扩散 到P区的电子，与外电源提供的空穴相复合，形 成正向电流。刚扩散 过来的电子就堆积在P 区内紧靠PN结的附近， 形成一定的多子浓度 梯度。
vi
RL vo
vo
t
例3：设二极管的导通电压忽略，已知
vi=10sinwt(V)，E=5V，画vo的波形。
vi 10v
5v
R
t
D
vo
vi
E
vo
5v
t
例4：电路如下图，已知v=10sin(t)(V)，
E=5V，试画出vo的波形
vi
解：
t
vD
t
例5：VA=3V, VB=0V，求VF (二极管的导 通电压忽略)
根据理论推导，二极管的伏安特性曲线可用下式表示
V
I IS (e VT 1)
式中IS 为反向饱和电流，V 为二极管两端的电压降 ，VT =kT/q 称为温度的电压当量，k为玻耳兹曼常数 ，q 为电子电荷量，T 为热力学温度。对于室温（相 当T=300 K），则有VT=26 mV。
半导体及其特性
半导体及其特性
顾名思义，所谓半导体，就是介于导体与绝缘体之间的一种材料，它的导电能力比导体差得多，而又比绝缘体要好得多。
硅、锗、砷化镓等，都是常用的半导体。
开始，人们对半导体及其优越性没有足够的认识，半导体材料并没有表现出多大的用处。
近几十年来，随着人们发现半导体具有的特殊性能，半导体才逐渐引起全世界的重视，对它的研究和应用发展极快。
现在，从日常生活到现代通讯设备，电子计算机、空间技术等，都离不开半导体。
半导体材料具有如下几个特性：
1．热敏性。
我们知道，温度是影响导体电阻的条件之一，但只有温度变化很大时，才有讨论的实际意义。
半导体材料的电阻随温度的升高而明显变小，有些半导体的温度只要变化百分之几摄氏度，都能观察到它的电阻变化。
我们将半导体材料的电阻对温度变化的敏感性称为半导体的热敏性。
根据半导体的热敏性，我们可以制作热敏电阻，在精密温度的测量、热敏自动控制方面有广泛的应用。
2．光敏性。
用光照射半导体材料时，它的电阻会明显减小，照射光越强，电阻就越小。
我们将半导体材料的电阻对光照反应的敏感性称为光敏性。
光敏性主要被用在自动控制上。
例如，利用光敏电阻加上控制电路，可以做到入夜时路灯自动通电，而太阳一出来，路灯又自动关闭，既方便生活又节省用电。
3．压敏性。
半导体材料受到压力的时候，电阻也会明显减小。
半导体的这种特性称为压敏性，它被广泛用于科学实验的压力测量和自动控制。
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三、半导体导体。
四、PN结及其导电特性
• 1、PN结的形成 采用掺杂工艺是P型半导体和N型半导体做在一起，在P型 半导体和N型半导体的交界面会形成一个具有特殊电性能 的薄层，成为PN结。 • 2、PN 结的单向导通特性。
半导体的主要特性
一、半导体的概念
自然界中的物质，按导电能力强弱不同，可分为三大类： 导体、半导体和绝缘体。故半导体是导电能力介于导体和 绝缘体之间的物质。
二、半导体的特性
• 温下，本征激发产生的自由电子和空穴数目很少， 所以本征半导体的导电性能比较差。但温度升高或光照增 强时，本征半导体内电子运动加剧，载流子数目增多，导 电性提高，这就是半导体的热敏特性和光敏特性。在本征 半导体中掺入三价或五价元素后分别形成P型半导体或N 半导体，半导体的导电性能大大提高，这就是半导体的掺 杂特性。