第一章半导体器件
结的反向击穿。
热击穿——不可逆
V BR
O
D
雪崩击穿 齐纳击穿
电击穿——可逆
第一章半导体器件
二极管的伏安特性（3）
iD/m A
20
15
V BR
40
1 0 V th
5
30 20 10 0 0.2 0.4 0.6 0.8
10 死区
20
D/V
30
空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。
三价杂质 因而也称为受主杂质。
第一章半导体器件
{end}
PN结的性质—— PN结的形成
在N型半导体和P型半
P区
空间电荷区
N导体的结合面上形成如下 Nhomakorabea区
物理过程:
因浓度差
多子的扩散运动
内电场
由杂质离子形成 空间电荷区
空间电荷区 形成内电场
内电场促使少子漂移
内电场阻止多子扩散
第一章半导体器件
电子空
杂质半导体（2）
穴对
N型半导体
电子
因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个 半导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个 价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。
在N型半导体中自由电子是多数载流子(多子）， 它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子（少子）, 由热激发形成。
其中：
1.0
IS ——反向饱和电流 VT ——温度的电压当量
0.5 iD=– IS
且在常温下（T=300K）
–– 1.0
–– 0.5
0
0.5
VT
kT0.026V26mV q
PN结的伏安特性
1.0 D/V
二极管的伏安特性（2）
当PN结的反向电压增加
到一定数值时，反向电流突
iD
然快速增加，此现象称为PN
{end}
杂质半导体（1）
杂质半导体(Extrinsic Semiconductors)
在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质， 可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质 主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体 称为杂质半导体。 杂质半导体的导电能力比纯净半导体高几十万到几百 万倍。如：纯硅中掺入百万分之一的硼，电阻率从大约 2×103Ω·m减小到4×10－3Ω·m N型半导体——掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。 P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）的半导体。
特点： 高电阻 很小的反向漂移电流
iD/mA 1.0
外电场
0.5 iD=– IS
– 1.0
– 0.5
0
0.5
1.0 D/V
PN结加反向电压时的导电情况
PN结的伏安特性
第一章半导体器件
PN结的性质——PN结的单向导电性（3）
PN结加正向电压时，呈现低电阻， 具有较大的正向扩散电流；
PN结加反向电压时，呈现高电阻， 具有很小的反向漂移电流。
(3) 平面型二极管
阳极 阴极 引线 引线
(4) 二极管的符号
阳极 a
k 阴极
P
N N +型 支 持 衬 底
第一章半导体器件
(d)符号
{end}
二极管的伏安特性（1）
二极管的伏安特性曲线可用下式表示 Current-Voltage Relationship
R
iD
+
vD
-
iDIS(evD/VT1)
iD/mm A
多子的扩散和少子的漂移 达到动态平衡，PN结形成。
{end}
PN结的性质—PN结的单向导电性（1）
PN结加正向电压时（Forward-Based PN Junction) 当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位，称为加正
向电压，简称正偏(Forward Bias) 特点：低电阻 大的正向扩散电流
iD/m A 1.0
外电场
0.5
PN结加正向电压时的导电情况
– 1.0
– 0.5
0
0.5
第一章半导体器件
PN结的伏安特性
1.0 D/V
PN结的性质-- PN结的单向导电性（2）
PN结加反向电压时(Reverse-Based PN Junction)
当外加电压使PN结中P区的电位低于N区的电位，称为 加反向电压，简称反偏(Reverse Bais)。
半导体二极管(Diode)结构（2）
二极管按结构分有点接触型、面接触型和平 面型三大类。
(1) 点接触型二极管
PN结面积小，结电 容小，用于检波和变频等 高频电路。
二极管的结构示意图
(a)点接触型
第一章半导体器件
半导体二极管结构（3）PN结面积大，用
(2) 面接触型二极管
于工频大电流整流电路。
往往用于集成电路制造 艺中。PN 结面积可大可小， 用于高频整流和开关电路中。
第一章 半导体基础与半导体器件
§1.1 半导体物理基础知识
一、半导体的结构特点
本征半导体 ---本征激发现象
二、半导体的分类 杂质半导体
P型半导体
N型半导体
PN结的形成
三、PN结
PN结的性
半导体的结构（1）
半导体材料 (Semiconductor Materials) 自然界的物体根据其导电能力(电阻率)的不
同，可划分为导体、绝缘体和半导体。
半导体：导电性能介于导体与绝缘体之间的材料 称为半导体材料。
典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。
半导体的结构（2）
半导体的共价键结构
硅晶体的空间排列
硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构
半导体在常温下几乎第不一章导半导电体器件
{end}
本征半导体
本征半导体(Intrinsic Semiconductors)
自由电电子子空
化学成分纯净的半导体。它在物理结构上呈空单穴穴晶对
体形态。
本征激发： 当外界给半导体施加能量时，一些共价键 中的电子会脱离共价键的束缚成为自由电子，而在原 来的位置上产生一个空穴(hole)。这种现象称为本征 激发。
电子空穴对——由热激发而产生的自由电子和空穴对。
电子空穴对可参与导电
第一章半导体器件
由此可以得出结论：PN结具有单 向导电性。
第一章半导体器件
{end}
§1.2 半导体二极管
一、半导体二极管的结构特点 二、半导体二极管的伏安特性 三、二极管的电路模型
正向特性 反向特性
四、含二极管电路的分析
五、二极管的主要参数
六、稳压二极管
第一章半导体器件
半导体二极管(Diode)结构（1）
将PN结用外壳封装起来,并加上电极引线就构 成了半导体二极管,简称二极管。
提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为 正离子，因此五价杂质原子也称为施主杂质。
第一章半导体器件
杂质半导体（3）
P型半导体
空穴
因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺
少一个价电子而在共价键中留下一个空穴。 电子空
穴对
在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂 形成；自由电子是少数载流子， 由热激发形成。
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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
第一章半导体器件的特性讲解
第一章 半导体器件的 特性
主要内容及要求
1.1 半导体的导电特性 1.2 PN结 1.3 二极管 1.4 双极型晶体管（BJT） 1.5 场效应管（FET）
基础，必须掌握： 基本概念，原理， 特征曲线、参数， 应用等。
了解原理，掌握特 征曲线、参数。
1.1 半导体的导电特性
半导体材料：
物质根据其导电能力(电阻率)的不同，可划分 导体、绝缘体和半导体。 －4 导 体：ρ<10 Ω·cm 9 绝缘体：ρ>10 Ω·cm 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间。 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GaAs等。
1.5 场效应管
二、工作原理
VDS=0时， VGS 对沟道的控制作用
当VGS＜0时， PN结反偏，| VGS | 耗尽层加厚沟道变窄。 VGS继续 减小，沟道继续变窄，当沟道夹断时， 对应的栅源电压VGS称为夹断电压VP （ 或VGS(off) ）。 对于N沟道的JFET，VP <0。 若在漏源极间加上适当电压，沟道中有 电流ID流过。 VGS＝0时，ID较大； VGS＝VGS(off)时，ID近似为零， 这时管子截止。
1.5 场效应管
特点：
利用输入回路的电场效应控制输出回路的电流；仅靠半导体 中的多数载流子导电（单极型晶体管）；输入阻抗高 （107~1012），噪声低，热稳定性好，抗辐射能力强，功 耗小。
分类：
1.5 场效应管
1.5.1结型场效应管 一、结构
N沟道结型场效应管结构示意图
N沟道管符号
P沟道管符号
晶体管结构示意图
晶体管符号
1.4 双极型晶体管
生成类型：合金型和平面型
要实现电流放大作用，要求： 发射区掺杂浓度高； 基区薄且掺杂浓度低； 集电结面积大。
主要内容及要求
1.1 半导体的导电特性 1.2 PN结 1.3 二极管 1.4 双极型晶体管（BJT） 1.5 场效应管（FET）
基础，必须掌握： 基本概念，原理， 特征曲线、参数， 应用等。
了解原理，掌握特 征曲线、参数。
1.1 半导体的导电特性
半导体材料：
物质根据其导电能力(电阻率)的不同，可划分 导体、绝缘体和半导体。 －4 导 体：ρ<10 Ω·cm 9 绝缘体：ρ>10 Ω·cm 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间。 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GaAs等。
1.5 场效应管
二、工作原理
VDS=0时， VGS 对沟道的控制作用
当VGS＜0时， PN结反偏，| VGS | 耗尽层加厚沟道变窄。 VGS继续 减小，沟道继续变窄，当沟道夹断时， 对应的栅源电压VGS称为夹断电压VP （ 或VGS(off) ）。 对于N沟道的JFET，VP <0。 若在漏源极间加上适当电压，沟道中有 电流ID流过。 VGS＝0时，ID较大； VGS＝VGS(off)时，ID近似为零， 这时管子截止。
1.5 场效应管
特点：
利用输入回路的电场效应控制输出回路的电流；仅靠半导体 中的多数载流子导电（单极型晶体管）；输入阻抗高 （107~1012），噪声低，热稳定性好，抗辐射能力强，功 耗小。
分类：
1.5 场效应管
1.5.1结型场效应管 一、结构
N沟道结型场效应管结构示意图
N沟道管符号
P沟道管符号
晶体管结构示意图
晶体管符号
1.4 双极型晶体管
生成类型：合金型和平面型
要实现电流放大作用，要求： 发射区掺杂浓度高； 基区薄且掺杂浓度低； 集电结面积大。
半导体基础知识
第一章、半导体器件
1、为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制成本征半导体，导电性能极差，又将其掺杂，改善导电性能？
制成本征半导体是为了讲自然界中的半导体材料进行提纯，然后人工掺杂，通过控制掺杂的浓度就可以控制半导体的导电性，以达到人们的需求
2、为什么半导体器件的温度稳定性差？是多子还是少子是影响温度稳定性的主要因素？
导致半导体性能温度稳定性差的主要原因有二：β
（1）禁带宽度与温度有关（一般，随着温度的升高而变窄）；（2）少数载流子浓度与温度有关（随着温度的升高而指数式增加）。
多子。
3、为什么半导体器件有最高工作频率？
这是因为半导体器件的主要组成单元是PN结，PN结的显著特征是单向导电性，因为PN结的反向截止区是由耗尽层变宽导致截止，而这个过程是需要一定的时间的，如果频率太高导致时间周期小于截止时间就可能造成PN结失去单向导电性，导致半导体器件不能正常工作，所以半导体器件有最高工作频率的限制。
4、整流，是指将交流电变换为直流电称为AC/DC变换，这正变换的功率流向是由电源传向负载，称之为整流。
5、为什么基极开路集电极回路会有穿透电流？
虽然集电结是反偏的，虽然基极是开路的，但是，晶体管芯，是块半导体材料。
半导体材料，又不是绝缘体，加上电压，就有微弱的电流，这很正常。
从集电区向基区出现的“反向饱和电流Icbo”，在基极没有出路，就流向发射极了。
这一流动，就形成了一个Ib。
这个Ib，就引出了一个贝塔倍的Ic; 这个Ib和Ic之和，就是穿透电流Iceo，等于(1+贝塔)Icbo。
6、
展开。
第1章常用半导体器件
ui=0时直流电源作用
根据电流方程，rd
uD iD
UT ID
小信号作用
Q越高，rd越小。 静态电流
3. 二极管电路应用举例
（1）开关电路（掌握）
方法：假设法，将D管断开 原则一：单向导电性
阳极 a
k 阴极
D
V阳>V阴，D管正偏，导通 V阳< V阴，D管反偏，截止
原则二：优先导通原则（多二极管电路中）
物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气 体、液体、固体均有之。
P区空穴 浓度远高 于N区。
N区自由电 子浓度远高
于P区。
扩散运动
扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面 N区的自由电子浓度降低，产生内电场。
由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子，形成 内电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P 区、自由电子从P区向N 区运动。
2
98 0.98
100
综上所述，实现晶体三极管放大作用的 两个条件是：
（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区 杂质浓度，且基区很薄。
（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反 向偏置。
正偏电压工作，通电流→发光，电信号→光信号 光颜色：红、橙、黄、绿（与材料磷、砷、镓、化有关）
3. 激光二极管
（a）物理结构 （b）符号
发光二极管
光电二极管
一、晶体管的结构及类型 二、晶体管的电流放大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶体管特性的影响 五、主要参数
三极管：电流放大（三个电极）
将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。
小功率 二极管
大功率 二极管
稳压 二极管
半导体器件的基础知识
向电压—V（BR）CBO。 当集电极开路时，发射极与基极之间所能承受的最高反
向电压—V（BR）EBO。
精选课件
28
1.2 半导体三极管
③ 集电极最大允许耗散功率 PCM 在三极管因温度升高而引起的参数变化不超过允许值时， 集电极所消耗的最大功率称集电极最大允许耗散功率。
三极管应工作在三极 管最大损耗曲线图中的安 全工作区。三极管最大损 耗曲线如图所示。
热击穿：若反向电流增大并超过允许值，会使 PN 结烧 坏，称为热击穿。
结电容：PN 结存在着电容，该电容为 PN 结的结电容。
精选课件
5
1.1 半导体二极管
1.1.3 半导体二极管
1．半导体二极管的结构和符号 利用 PN 结的单向导电性，可以用来制造一种半导体器 件 —— 半导体二极管。 电路符号如图所示。
将两个 NPN 管接入判断 三极管 C 脚和 E 脚的测试电 路，如图所示，万用表显示阻
值小的管子的 值大。
4．判断三极管 ICEO 的大小 以 NPN 型为例，用万用 表测试 C、E 间的阻值，阻值 越大，表示 ICEO 越小。
精选课件
33
1.2 半导体三极管
1.2.6 片状三极管
1．片状三极管的封装 小功率三极管：额定功率在 100 mW ~ 200 mW 的小功率 三极管，一般采用 SOT-23形式封装。如图所示。
精选课件
21
1.2 半导体三极管
由图可见： （1）当 V CE ≥ 1 V 时，特性曲线基本重合。 （2）当 VBE 很小时，IB 等于零，三极管处于截止状态。
精选课件
22
1.2 半导体三极管
（3）当 VBE 大于门槛电压（硅管约 0.5 V，锗管约 0.2 V） 时，IB 逐渐增大，三极管开始导通。
第1章-半导体器件基础
3. 反向电流 IR
指二极管加反向峰值工作电压时的反向电 流。反向电流大，说明管子的单向导电性 差，因此反向电流越小越好。反向电流受 温度的影响，温度越高反向电流越大。硅 管的反向电流较小，锗管的反向电流要比 硅管大几十到几百倍。
以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是 主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、 保护等等。下面介绍两个交流参数。
多余 电子
磷原子
+4 +4 +5 +4
N 型半导体中 的载流子是什 么？
1、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。 2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。
掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自 由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流 子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。
二、P 型半导体
ui
ui
RL
uo
t
uo t
二极管的应用举例2： ui
ui
R
uR RL
uR
t
uo t
uo
t
1.2.5 稳压二极管
-
曲线越陡， I
电压越稳
定。
+
UZ
稳压
动态电阻： 误差
r U Z
Z
I Z
rz越小，稳 压性能越好。
UZ
IZ
U IZ IZmax
稳压二极管的参数:
（1）稳定电压 UZ
（2）电压温度系数U（%/℃）
基区空穴
向发射区
的扩散可
忽略。
B
进 少入部P分区与R的基B 电区子的
空穴复合，形成
电流IBEE，B 多数
扩散到集电结。
C
N
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
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第一章 半导体器件
第一章+半导体器件与模型 114页PPT文档
空穴很容易俘获电子，使杂质原 子成为负离子。三价杂质称为受主 杂质
+
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3
武汉大学电子信息学院
N型半导体
在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，可形 成 N型半导体（电子型半导体）。
在N型半导体中自由电子是多 子,它主要由杂质原子提供；空 穴是少子, 由热激发形成。
提供自由电子的五价杂质原 子因自由电子脱离而带正电荷成 为正离子，五价杂质原子被称为 施主杂质
硅PN结稳定性较锗结好
武汉大学电子信息学院
1.2.4 PN结的电容特性
PN结的总电容： Cj CTCD
1、势垒电容CT：PN结上的反偏电压变化时，空
间电荷区相应变化，结区中的正负离子数量也发生改 变，即存在电荷的增减，这相当于电容的充放电， PN结显出电容效应，称为势垒电容。
2、扩散电容CD：正偏时，多数载流子的扩散运动
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小结
1. 半导体中两种载流子
带负电的自由电子 带正电的空穴
2. 本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现， 称为 电子 - 空穴对。
3. 本征半导体中自由电子和空穴的浓度用 ni 和 pi 表示，显然 ni = pi 。
4. 由于物质的运动，自由电子和空穴不断的产生又
不断的复合。在一定的温度下，产生与复合运动
1、二极管的结构
触丝线
PN结
引线 外壳线 基片
P
N
点接触型二极管：PN结面积小，结电容小，A阳极
工作频率高，但不能承受较高反向电压和较
K阴极
大电流。
面接触型二极管：PN结面积大，允许通过较
符号
+
+
4
4
+
+
4
3
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N型半导体
在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，可形 成 N型半导体（电子型半导体）。
在N型半导体中自由电子是多 子,它主要由杂质原子提供；空 穴是少子, 由热激发形成。
提供自由电子的五价杂质原 子因自由电子脱离而带正电荷成 为正离子，五价杂质原子被称为 施主杂质
硅PN结稳定性较锗结好
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1.2.4 PN结的电容特性
PN结的总电容： Cj CTCD
1、势垒电容CT：PN结上的反偏电压变化时，空
间电荷区相应变化，结区中的正负离子数量也发生改 变，即存在电荷的增减，这相当于电容的充放电， PN结显出电容效应，称为势垒电容。
2、扩散电容CD：正偏时，多数载流子的扩散运动
武汉大学电子信息学院
小结
1. 半导体中两种载流子
带负电的自由电子 带正电的空穴
2. 本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现， 称为 电子 - 空穴对。
3. 本征半导体中自由电子和空穴的浓度用 ni 和 pi 表示，显然 ni = pi 。
4. 由于物质的运动，自由电子和空穴不断的产生又
不断的复合。在一定的温度下，产生与复合运动
1、二极管的结构
触丝线
PN结
引线 外壳线 基片
P
N
点接触型二极管：PN结面积小，结电容小，A阳极
工作频率高，但不能承受较高反向电压和较
K阴极
大电流。
面接触型二极管：PN结面积大，允许通过较
符号
半导体器件的特性
一、本征半导体的导电特性
第一章 半导体器件的特性
§1.1 半导体的导电特性
当温度升高，例如在室温条件下，将有少数 价电子获得足够的能量，克服共价键的束缚而成 为自由电子。此时，本征半导体具有一定的导电 能力，但由于自由电子的数量很少，因此它的导 电能力比较微弱。当部 分价电子挣脱共价键的 束缚成为自由电子的同 时，在原来的共价键中 留下一个空位，称为空 穴。空穴是半导体区别 于导体的重要特征。
一、PN结的形成
第一章 半导体器件的特性
§1.2 PN结
二、 PN结的单向导电性： 如果PN结两端加上不同极性的
直流电压，就可以打破上述的动态 平衡。下面将看到其导电性能有很 大差异。
二、PN结的单向导电性
第一章 半导体器件的特性
§1.2 PN结
1、 加正向电压，PN结导通：
当外电源的正极接P区，负极接N区时， PN结加的是正向 电压，称为正向偏置。此时外电场与内电场的方向相反，削弱 了内电场，使空间电荷区变窄(VD降低)，有利于多子扩散，而 不利于少子漂移。扩散电流将大大超过漂移电流,在回路中形 成较大的正向电流，称 PN结处导通状态，呈现的电阻很小。
二、杂质半导体的导电特性
第一章 半导体器件的特性
§1.1 半导体的导电特性
2、P型半导体
如果在硅或锗的晶体中掺入少量的3价杂质元素, 如硼、镓、铟等，此时 杂质原子最外层有3个 价电子，因此它与周围 4个硅原子组成共价键 时，由于缺少一个电子 而形成空穴，如图所示。
二、杂质半导体的导电特性
第一章 半导体器件的特性
二极管的伏安特性与PN的伏安特性略有差别,主要是 因为：二极管正向偏置时，PN 结以外P区和N区的体电阻、电 极的接触电阻及引线电阻的存 在，使正向电流有所减小；在 反向偏置时, 由于PN结表面漏 电流的存在，使反向电流稍有 增大，且随反向电压的增高略 有增加。
(完整word版)半导体器件基础教案
第一章半导体器件基础【学习目标】1.了解PN结的单向导电性。
2.熟悉二极管的伏安特性3.了解开关二极管、整流二极管、稳压二极管的基本用途。
4.掌握三极管输出特性曲线中的截止区、放大区和饱和区等概念.5.熟悉三极管共发射极电流放大系数β的含义。
6.熟悉对三极管开关电路工作状态的分析方法.7.熟悉三极管的主要参数。
8.熟悉MOS场效应管的分类及符号.9.熟悉增强型NMOS管的特性曲线.10.了解MOS场效应管的主要参数。
【内容提要】本章介绍三种常用的半导体器件,即半导体二极管、三极管及MOS场效应管。
重点介绍这些器件的外部特性曲线、主要参数及电路实例。
一、教学内容(一）半导体二极管1．PN 结的伏安特性PN 结的伏安特性描述了PN 结两端电压u 和流过PN 结电流i 之间的关系。
图是PN 结的伏—安特性曲线。
可以看出：（1）当外加正向电压较小(u I <U ON )时，外电场不足以克服PN 结内电场对多子扩散所造成的阻力，电流i 几乎为0，PN 结处于截止状态；（2）当外加正向电压u I 大于U ON 时,正向电流i 随u 的增加按指数规律上升且i 曲线很陡 。
（3）当外加反向电压(u<0）时，反向电流很小, 几乎为0，用I R 表示；（4）当u £ U （BR ） 时，二极管发生电击穿,｜u| 稍有增加,|i ｜急剧增大, u » U BR 。
把PN 结外加正向电压导通、外加反向电压截止的性能称作单向导电特性。
U ON 称作导通电压，也叫开启电压, U （BR) 称作反向击穿电压，I R 称作反向电流。
2．半导体二极管应用举例半导体二极管是将PN 结用外壳封装、加上电极引线构成。
可以用作限幅电路、开关电路等。
（1）用作限幅电路图2.2(a)是二极管电路。
假设输入电压u I 是一周期性矩形脉冲,输入高电平U IH =+5V 、低电平U IL =-5V ，见图(b ）。