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第一章 半导体器件 1.1 半导体与二极管 1.2 特殊二极管 1.3 半导体三极管 1.4 场效应管 1.1 半导体与二极管 1.1.1 半导体 半导体 — 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 本征半导体 — 纯净的半导体。如硅、锗单晶体。 载流子 — 自由运动的带电粒子。半导体中的载流子包括电子和空穴 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。 一、半导体 典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。 半导体之所以得到广泛应用是因为其具有如下特性： （1）掺杂特性 （2）热敏特性 （3）光敏特性 二. 杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半导体称为杂质半导体。 1. N型半导体 在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，砷等，称为N型半导体。 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。 在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。 2. P型半导体 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。 三. PN结及其单向导电性 1 . PN结的形成 2 . PN结的单向导电性 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；反之称为加反向电压，简称反偏。 PN结加正向电压时，呈现低电阻， PN结导通； PN结加反向电压时，呈现高电阻， PN结截止。 由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。 1.1.2 二极管的结构和符号 二极管 = PN结 + 管壳 + 引线 结构 符号 二极管按结构分三大类： (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。 (3) 平面型二极管 用于集成电路制造工艺中。 PN 结面积可大可小，用 于高频整流和开关电路中。 (2) 面接触型二极管 PN结面积大，用 于工频大电流整流电路。 半导体二极管的型号 国家标准对半导体器件型号的命名举例如下： 2AP9 半导体二极管图片 1.1.3 二极管的伏安特性 硅：0.5 V 锗： 0.1 V (1) 正向特性 导通压降 (2) 反向特性 死区 电压 实验曲线 硅：0.7 V 锗：0.3V 二极管的近似分析计算 例： 串联电压源模型 测量值 9.32mA 理想二极管模型 0.7V 1.1.3 二极管的主要参数 (3) 反向电流IR——在室温下，在规定的反向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。 （2）最高反向工作电压URM———是指二极管在使用时所允许加的最大反向电压。为了确保二极管安全运动，通常取二极管反向击穿电压UBR的一半作为URM (1) 最大整流电流IF——是指二极管长期运动时允许通过的最大正向平均电流， 小 技 巧 二极管的简易测量 根据二极管的单向导电性可知，二极管正向电阻小，反向电阻大。利用这一特点，可以用万用表的电阻挡大致测量出二极管的好坏和正负极性 当稳压二极管工作在反向击穿状态下,工作电流IZ在Izmax和Izmin之间变化时,其两端电压近似为常数 稳定电压 1.2.1 稳压二极管 稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊二极管 正向同二极管 反偏电压≥UZ 反向击穿 ＋ UZ － 1.2 特殊二极管 稳压二极管的主要 参数 (1) 稳定电压UZ —— (2) 动态电阻rZ —— 在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。 rZ =U /I rZ愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。 (3) 最小稳定工作 电流IZmin—— 保证稳压管击穿所对应的电流，若IZ＜IZmin则不能稳压。 (4) 最大稳定工作电流IZmax—— 超过Izmax稳压管会因功耗过大而烧坏。 1.2.2 变容二极管 PN结具有电容效应，二极管存在结电容。二极管结电容的大小除了与本身结构工艺有关，还与外加电压有关。 变容二极管的结电容Cj与反偏电压uD的关系曲线 变容二极管常用于高频电路中，例如，电调谐电路和自动频率控制电路 1.2.3 光电二极管 光电二极管的结构与一般的二极管类似，在它的PN结处