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半导体材料 按掺入的杂质元素不同,可形成N型半导体(电子型半导体)和P型半导体(空穴型半导体) 二极管图片1 正向特性:当加在二极管上的正向电压比较小时,正向电流很小，几乎等于零.只有在当二极管两端的正向电压超过某一数值时,正向电流才明显增大.当正向电压大于Uon,二极管导通；正向电压小于Uon时，二极管截止。 * * 高 等 学 校 教 材 (第三版) 模拟电子技术 研究对象 模拟信号 指在时间或数值上都是连续变化的信号。 研究重点 信号的放大 放大电路 第一章 半 导 体 器 件 1.1 半导体基础知识 1.2 PN结 1.3 半导体三极管 基础知识 根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。 典型的半导体有硅Si和锗Ge等。 特性 在光照或加热、通电或掺入杂质元素时，半导体的导电性能会发生显著变化。 半导体的共价键结构（Si、Ge） 平面结构 空间排列 在光照和受热或通电激发、掺入杂质元素时，半导体的导电性将发生明显的改变 本征半导体 杂质半导体 半导体按照是否含有杂质元素可分为 1.1.1 本征半导体 本征半导体是一种完全纯净不掺入任何杂质且结构完整的半导体晶体. 图 1 – 2 本征半导体共价键晶体结构示意图 共价键中的价电子由于热运动而获得一定的能量, 其中少数能够摆脱共价键的束缚而成为自由电子, 自由电子带负电，同时必然在共价键中留下空位, 称为空穴。空穴带正电。 这一现象称为本征激发. 图 1 – 3 本征半导体中的自由电子和空穴 我们用n和p分别表示自由电子和空穴的浓度, 即ni=pi, 下标i表示为本征半导体。 若外加电场时： 一方面自由电子将在电场力的作用下产生定向移动,形成电子电流;另一方面由于具有电子填补空穴的复合运动,我们可以看作空穴也产生运动,形成空穴电流. 半导体中存在着两种载流子：带负电的自由电子和带正电的空穴。 温度越高，载流子的浓度越高, 则本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。 能够运载电荷的粒子称为载流子。 在本征半导体中掺入微量元素,就会使半导体的导电性能发生显著的改变.因此，杂质半导体是电子器件的核心元件。 1.1.2 杂质半导体 (1）N型半导体 在本征半导体如硅中掺入五价杂质元素，例如磷（P），可形成 N型半导体,也称电子型半导体。 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,它主要由 杂质原子提供；空穴是少数载流子, 由热激发形成。 我们将能在半导体内产生多余电子的杂质原子称为施主杂质. N型半导体的结构示意图如图所示。 N型半导体结构示意图 (2) P型半导体 在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓、铟等形成了P型半导体，也称为空穴型半导体。 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。 P型半导体中空穴是多数载流子，主要由掺杂形成； 电子是少数载流子，由热激发形成。 空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。我们 把能接受电子的杂质原子称为受主杂质。 P型半导体的结构示意图 P型半导体的结构示意图 自由电子带负电；空穴带正电 在N型半导体中，自由电子是多子，空穴是少子 在P型半导体中，空穴是多子，自由电子是少子 ﹖ N型半导体带负电，P型半导体带正电呢 错误﹗ P型半导体和N型半导体虽然各自都有一种多数载流子，但整体仍呈电中性。 1.２ＰＮ 结 1.2.1 异型半导体接触现象 物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方运动，这种由于浓度差而产生的运动称为扩散运动。 载流子在电场力的作用下的运动称为漂移运动。 把P型和N型半导体采用一定的工艺技术制作在一块半导体材料上，在它们的交界面处形成了PN结。 1) PN结外加正向电压时 若将电源的正极接Ｐ区, 负极接Ｎ区, 则称此为正向接法，也称PN结正向偏置. 外加电压在耗尽层内形成的电场与自建场方向相反, 削弱了自建场, 使耗尽层变窄,显然, 扩散作用大于漂移作用, 在电源作用下, 多数载流子向对方区域扩散形成正向电流, 其方向由电源正极通过Ｐ区、Ｎ区到达电源负极。此时, ＰＮ结处于导通状态。 1.2.2 ＰＮ结的单向导电特性 ＰＮ结处于导通状态时, 它所呈现出