半导体器件本章要求：掌握二极管和三极管基本特性电路符号.DOC

第一章 半导体器件 本章要求： 掌握二极管和三极管基本特性、电路符号、工作原理、三极管的电流分配关系； 理解二极管和三极管的伏安特性曲线和主要参数； 了解三极管的放大作用 ； 了解场效应管的结构、工作原理及分类 。 1.1半导体基本知识 1.1.1 本征半导体 1．导体、绝缘体和半导体 根据导电能力（电阻率）的不同，物质可划分为导体、绝缘体和半导体。 2．本征半导体 化学成分纯净的半导体称为本征半导体 (1) 本征半导体的共价键结构 (2) 电子空穴对 当半导体处于热力学温度0K(-273.160C)时，半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共价键的束缚而参与导电，成为自由电子。这一现象称为本征激发（也称热激发）。 (3) 空穴的移动 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，它们的方向相反。只不过空穴的运动是靠相邻共价键中的价电子依次充填空穴来实现的。 1.1.2 杂质半导体 1．导体、绝缘体和半导体 在本征半导体中掺入五价杂质元素 2．P型半导体 在本征半导体中掺入三价杂质元素 3．杂质对半导体导电性的影响 在本征半导体中掺入微量杂质元素，就可使半导体的导电性大大提高。 1.2 半导体二极管 1.2.1 PN结的形成及其特性 1．PN结 在一块本征半导体的两侧通过扩散的的方法掺入不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体。 在N型半导体和P型半导体的结合面上产生如下物理过程: 因浓度差 ( 多子的扩散运动(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 2. PN结的单向导电性 (1) PN结加正向电压时的导电情况 (2) PN结加反向电压时的导电情况 3． PN结的电容效应 (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。 (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。 1.2.2 二极管的结构和类型 极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型三大类。 1.2.3二极管的伏安特性 1．正向特性 当U＞0 ，即处于正向特性区域。正向区又分为两段： 当0＜U＜Uth时，正向电流为零，Uth称为死区电压或开启电压。 当U＞Uth时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。 硅二极管的死区电压Uth=0.5V左右，锗二极管的死区电压Uth=0.1 V左右。 2．反向特性 当U＜0时，即处于反向特性区域。反向区也分两个区域： 当UBR＜U＜0时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化， 此时的反向电流也称反向饱和电流IS。 当U≥UBR时，反向电流急剧增加，UBR称为反向击穿电压。 1.2.4二极管的主要参数 半导体二极管的参数包括最大整流电流IF、反向击穿电压UBR、最大反向工作电压URM、反向电流IR、最高工作频率fmax和结电容Cj等。 1．最大整流电流IF——二极管长期连续工作时，允许通过二极管的最大整流电流的平均值。 2．反向击穿电压UBR和最大反向工作电压URM——二极管反向电流急剧增加时对应的反向电压值称为反向击穿电压UBR。为安全计，在实际工作时，最大反向工作电压URM一般只按反向击穿电压UBR的一半计算。 3．反向电流IR——在室温下，在规定的反向电压下，一般是最大反向工作电压下的反向电流值。硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在微安((A)级。 4．正向压降UF——在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。小电流硅二极管的正向压降在中等电流水平下，约0.6～0.8 V；锗二极管约0.2～0.3 V。 5．动态电阻rd——反映了二极管正向特性曲线斜率的倒数。 1.2.5 特殊二极管 1.稳压二极管 稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊硅二极管。 2