模电大学教材1.1-1.2

1、第一章第一章 常用半导体器件常用半导体器件1.1 1.1 半导体基础知识半导体基础知识 1.1.1 1.1.1 本征半导体本征半导体定义：定义： 一、半导体一、半导体 1. 1. 自然界物质的分类自然界物质的分类（按导电性能分）（按导电性能分）导体：低价元素（如导体：低价元素（如CuCu、AIAI等）等）导电性能好导电性能好绝缘体：高价元素（如惰性气体）绝缘体：高价元素（如惰性气体）或高分子物质（如橡胶）或高分子物质（如橡胶）导电性能极差导电性能极差半导体：四价元素（如半导体：四价元素（如SiSi、GeGe等）等）导电性能介于导体和导电性能介于导体和绝缘体之间绝缘体之间 （1 1）：温度升高导

2、电能力显著增强。如：温度升高导电能力显著增强。如热敏电阻热敏电阻 （2 2）：光线照射导电能力显著增强。如：光线照射导电能力显著增强。如光电二极管光电二极管 （3 3）：在本征半导体中掺入少量的有用的杂质，导在本征半导体中掺入少量的有用的杂质，导电能力显著增强。电能力显著增强。如晶体管如晶体管 二、本征半导体的晶体结构二、本征半导体的晶体结构晶体原子的结合方式：晶体原子的结合方式：如图所示如图所示2. 2. 半导体的多变特性半导体的多变特性 三、本征半导体中的两种载流子三、本征半导体中的两种载流子自由自由电子电子空空穴穴 运载电荷运载电荷的粒子。的粒子。 四、本征半导体中载流子的浓度四、本征半

3、导体中载流子的浓度 注意注意 温度温度T 1.1.2杂质半导体杂质半导体载流子的浓度载流子的浓度导电能力增强导电能力增强 一、一、N型半导体型半导体 如图所示如图所示 二、二、P型半导体型半导体 如图所示如图所示 1.1.3 PN结结 一、一、PN结的形成结的形成 说明说明 PN结的结电压为结的结电压为Uh0(N区区P区）区） 对称结与不对称结对称结与不对称结 空间电荷区又称耗尽层空间电荷区又称耗尽层 二、二、PN结的单向导电性结的单向导电性 又称正向接又称正向接法法或或正向偏置正向偏置 又称反向接又称反向接法法或或反向偏置反向偏置结论 PN结正向偏置结正向偏置空间电荷区变窄空间电荷区变窄正向

4、电阻很小（理正向电阻很小（理 想时为想时为0）正向电流较大正向电流较大PN结导通结导通 PN结反向偏置结反向偏置空间电荷区变宽空间电荷区变宽 想时为想时为）反向电流（反向饱和电流）极小（理想时为反向电流（反向饱和电流）极小（理想时为0）PN结截止结截止反向电阻很大（理反向电阻很大（理 四、四、PN结的电流方程结的电流方程)1e (S kTquIiqkTUT 令令则则)1(S TuueIi常温时，即常温时，即T=300K时，时，UT26mV说明说明iuO)BR(U 由式由式)1e (S TuuIi可知，若可知，若PN结正向偏置时，且结正向偏置时，且uuT时，时，则则TuuIieS 若若PN结反向

5、偏置时，且结反向偏置时，且|u|uT时，则时，则SIi 于是得于是得PN结的伏安特性如图所示结的伏安特性如图所示说明说明PN结的两种反向击穿结的两种反向击穿齐纳击穿（反向击穿电压较低）齐纳击穿（反向击穿电压较低）（耗尽层较窄）（耗尽层较窄）雪崩击穿（反向击穿电压较高）雪崩击穿（反向击穿电压较高）（耗尽层较宽）（耗尽层较宽） 四、四、PN结的伏安特性结的伏安特性指数规律指数规律正向特性正向特性反向特性反向特性死区电压死区电压 五、五、PN结的电容效应结的电容效应 1. 势垒电容势垒电容Cb应用：应用：PN结反向偏置时结反向偏置时变容二极管变容二极管 2. 扩散电容扩散电容Cd平衡少子和非平衡少子

6、平衡少子和非平衡少子PN结的结电容结的结电容dbjCCC 说明说明 因因Cj很小，故低频时其作很小，故低频时其作用可忽略不计。用可忽略不计。构成构成: :实质上就是一个实质上就是一个PN结结PNPN结结+ +引线引线+ +管壳管壳1-21-2半导体二极管半导体二极管（简称二极管）（简称二极管）PN二极管的几种外形二极管的几种外形 1.2.1 半导体二极管的几种常见结构半导体二极管的几种常见结构 1.点接触型：图点接触型：图(a) 2.面接触型：图面接触型：图(b) 3.平面接触型：图平面接触型：图(c)锗管：多用于高频检波锗管：多用于高频检波硅管：多用于低频整流硅管：多用于低频整流 1.2.2

7、1.2.2、二极管的伏安特性、二极管的伏安特性一、二极管和一、二极管和PNPN结伏安特性的区别结伏安特性的区别 二、二、温度对二极管伏安特性的影响温度对二极管伏安特性的影响 1. 区别：正向电阻大，区别：正向电阻大，反向电流大反向电流大 2. 硅管与锗管的比较硅管与锗管的比较硅管：硅管：Uon0.5V，UD=(0.60.8)V（一般取（一般取UD=0.7V）IS0.1A 锗管：锗管： Uon0.1V，UD=(0.10.3)V（一般取（一般取UD=0.2V），），IS几十几十A死区电压死区电压 三、二极管的主要参数三、二极管的主要参数1.1.最大整流电流最大整流电流 ：指平均值。要求：指平均值。要求ID(AV)IF2.2.最高反向工作电压最高反向工作电压：指最大值。要求：指最大值。要求URmaxUR3.3.反向电流反向电流IR:要求要求4.4.最高工作频率最高工作频率好