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补充半导体器件半导体的特性半导体二极管双极型三极管(BJT)场效应三极管

半导体的特性半导体：导电性能介于导体和半导体之间的物质。大多数半导体器件所用的主要材料是硅(Si)和锗(Ge)。价电子+4(b)简化模型图硅原子结构(a)硅的原子结构图

本征半导体完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结构的半导体称为本征半导体。+4+4+4将硅或锗材料提纯便形成单晶体，它的原子结构为共价键结构。价电子共价键+4+4+4+4+4+4当温度T=0K时，半导体不导电，如同绝缘体。图单晶体中的共价键结构

若T?，将有少数价电子克服共价键的束缚成为自由电子，在原来的共价键中留下一个空位——T?+4+4+4+4空穴。自由电子空穴+4+4+4自由电子和空穴使本征半导体具有导电能力，但很微弱。+4+4空穴可看成带正电的载流子。图本征半导体中的自由电子和空穴

带负电的自由电子带正电的空穴1.半导体中两种载流子2.本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现，称为电子-空穴对。3.本征半导体中自由电子和空穴的浓度用n和pii表示，显然n=p。ii4.由于物质的运动，自由电子和空穴不断的产生又不断的复合。在一定的温度下，产生与复合运动会达到平衡，载流子的浓度就一定了。5.载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升高，基本按指数规律增加。

N型半导体P型半导体杂质半导体一、N型半导体掺入少量的5价杂质元素，如磷、锑、砷等电子浓度多于空穴浓度，即硅原子np。电子为多数载流子，空穴为少数载流子。多余电子磷原子

二、P型半导体掺入少量的3价杂质元素，如硼、镓、铟等空穴浓度多于电子浓度，即pn。空穴为多数载流子，电子为少数载流子。+4+4+4+43+4+4空穴受主原子+4+4+4图P型半导体的晶体结构

半导体二极管PN结及其单向导电性在一块半导体单晶上一侧掺杂成为P型半导体，另一侧掺杂成为N型半导体，两个区域的交界处就形成了一个特殊的薄层，称为PN结。NPN结P图PN结的形成

一、PN结中载流子的运动NNP1.扩散运动电子和空穴浓度差形成多数载流子的扩散运动。耗尽层空间电荷区2.扩散运动形成空间电荷区P——PN结，耗尽层。图

3.空间电荷区产生内电场空间电荷区正负离子之间电位差U——电位壁垒；D——内电场；内电场阻止多子的扩散——阻挡层。阻挡层空间电荷区4.漂移运动内电场有利NP于少子运动—漂移。少子的运动与多子运动方向相反内电场图(b)UD

5.扩散与漂移的动态平衡扩散运动使空间电荷区增大，扩散电流逐渐减小；随着内电场的增强，漂移运动逐渐增加；当扩散电流与漂移电流相等时，PN结总的电流等于零，空间电荷区的宽度达到稳定。即扩散运动与漂移运动达到动态平衡。空间电荷区的宽度约为几微米~几十微米；电压壁垒U，硅材料约为(0.6~0.8)V,D锗材料约为(0.2~0.3)V。

二、PN结的单向导电性1.PN外加正向电压空间电荷区变窄，有利于扩散运动，电路中有较大的正向电流。又称正向偏置，简称正偏。空间电荷区NPI内电场方向外电场方向VR图

2.PN结外加反向电压(反偏)不利于扩散运动，有利于漂移运动，漂移电流大于扩散电流，电路中产生非常小的反向电流I；S空间电荷区NPIS内电场方向外电场方向RV反向电流又称反向饱和电流。对温度十分敏感，随着温度升高，I将急剧增大。S

综上所述：当PN结正向偏置时，回路中将产生一个较大的正向电流，PN结处于导通状态；当PN结反向偏置时，回路中反向电流非常小，几乎等于零，PN结处于截止状态。可见，PN结具有单向导电性。

二极管的伏安特性在二极管的两端加上电压，测量流过管子的电流，I=f(U)之间的关系曲线。I/mAI/mA1560正向特性1054020–25–50–50–2500.20.4U/V00.51.0–0.01–0.02U/V反向特性–0.002击穿电压U(BR–)0.004死区电压硅管的伏安特性锗管的伏安特性图二极管的伏安特性

1.正向特性当正向电压比较小时，正向电流很小，几乎为零。相应的电压叫死区电压。范围称死区。死区电压与材料和温I/mA度有关，硅管约0.5V左右，锗60管约0.1V左右。4020死区电压当正向电压超过死区电压后，随着电压的升高，正向电流迅速增大。00.40.8U/V正向特性

I/mA2.反向特性0U/V–50–25