电工电子技术课件 5-1半导体及二极管

5.3半导体三极管第5章半导体器件5.1半导体5.2半导体二极管5.1半导体一、半导体基本知识第五章半导体器件根据物质导电能力的大小，可以把物质分为导体、半导体和绝缘体三大类，半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。常用的半导体材料有锗、硅、硒、砷化镓及大多数金属氧化物和硫化物，它们都具有晶体结构(原子有规则排列的物质)，所以半导体器件又称晶体管。（1）热敏特性热敏特性是指半导体的电阻率随温度升高而显著减小的特性。（2）光敏特性有的半导体材料在无光照时电阻率很高，而一旦受到光线照射后电阻率显著下降。这种特性称光敏特性。（3）掺杂特

在纯净的半导体材料中掺入某种微量的元素（如硼和磷等）后，其导电能力将猛增几万倍甚至百万倍。这是半导体最显著、最突出的特性。1.半导体的导电特性5.1半导体一、半导体基本知识第五章半导体器件2.本征半导体根据所含杂质的多少，半导体分为纯净半导体和杂质半导体，纯净半导体几乎不含杂质，它是通过一定的工艺过程可以将半导体提纯制成晶体。完全纯净的、具有晶体结构的半导体又称为本征半导体，如单晶硅和单晶锗。图1本征半导体共价键结构图（1）结构本征半导体的结构图如图1所示。由于半导体材料中的价电子受共价键的束缚力较小，在一定的温度下或在一定强度光的照射下，少数价电子可以获得足够的能量而挣脱共价键的束缚，成为自由电子，这种物理现象称为本征激发，如图2所示。（2）本征激发5.1半导体第五章半导体器件一、半导体基本知识2.本征半导体本征半导体中的载流子自由电子(－)

空穴（+）+4图2

本征激发在一定的温度下，由于热运动转化为电子的动能，少数价电子由于热激发获得足够的能量挣脱共价键的束缚成为自由电子，并在共价键中留下一个空位置，称为空穴。原子因失掉一个价电子而带正电，即空穴带正电。自由电子和空穴都是运载电荷的粒子，称为载流子。5.1半导体第五章半导体器件自由电子在运动过程中也会填补空位，称为复合。在一定温度下，激发和复合处于动态平衡，在本征半导体中，自由电子与空穴是成对出现的，即自由电子与空穴数目相等。由于自由电子和空穴所带电荷极性不同，所以它们的运动方向相反，本征半导体中的电流是由电子电流和空穴电流两部分组成的。一、半导体基本知识2.杂质半导体

在本征半导体中有控制有选择地掺入微量的有用杂质，就能制成具有特定导电性能的杂质半导体。

在本征半导体中掺五价元素（如磷），形成以自由电子导电为主，称为电子型半导体，简称N型半导体。在N型半导体中，自由电子为多数载流子，空穴为少数载流子。(1)N型半导体

N型半导体5.1半导体第五章半导体器件一、半导体基本知识2.杂质半导体

在本征半导体中掺三价元素（如硼），形成以空穴导电为主，称为空穴型半导体，简称P型半导体。在P型半导体中，空穴数多于自由电子数，空穴是多子P型半导体(2)P型半导体（3）扩散电流与漂移电流载流子由于浓度差异而形成运动所产生的电流叫扩散电流。在电场作用下，载流子定向运动而形成的电流叫漂移电流。

5.1半导体二、PN结第五章半导体器件1、PN结的形成因多子浓度差

多子的扩散

由杂质离子形成空间电荷区

形成内电场

阻止多子扩散，促使少子漂移。扩散和漂移达到动态平衡时，形成稳定的空间电荷区，即PN结。5.1半导体第五章半导体器件二、PN结1）PN结外加正向电压(PN结正偏)，外电场方向与内电场方向相反，空间电荷区(耗尽层)变薄，扩散＞漂移，导通电流很大,呈低阻态，PN结导通。2)PN结外加反向电压(PN