半导体二级管和三极管概述VIP专享VIP免费

第1章常用半导体器件主要内容：1半导体基础知识2半导体二极管3晶体三极管导体:ρ小于10-3Ω·cm。物质按其导电性绝缘体:ρ大于108Ω·cm。半导体:ρ介于两者之间。常用的半导体有硅(Si)和锗(Ge)。图1Si和Ge的原子结构示意图半导体的特性掺杂特性：在纯净的半导体中掺入某些杂质，其电阻率大大下降而导电能力显著增强。半导体二极管、半导体三极管。热敏特性：半导体的电阻率随着温度的上升而明显下降，其导电能力增强。热敏电阻。光敏特性：当受到光照时，半导体的电阻率随着光照增强而下降，其导电能力增强。光电二极管、光电三极管。1.1本征半导体定义：纯净的具有晶体结构的半导体。晶体结构晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵，称为晶格。图2Si晶格本征半导体的共价键结构两个或多个原子共同使用它们的外层电子，在理情况下达到电子饱和状态，形成稳定的化学结构叫共价键。图3本征半导体共价键结构示意图本征半导体中的两种载流子价电子受热或受光照（即获得一定能量）后，可挣脱共价键的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个带正电的空穴。在热激发下，本征半导体中存在两种能参与导电的载流子：电子和空穴。图4本征半导体中自由电子和空穴本征半导体的载流子的浓度本征激发：半导体在热激发下产生自由电子和空穴对的现象称为本征激发。复合：自由电子在运动过程中如果与空穴相遇就会填补空穴，使两者同时消失。在一定的温度下，本征激发所产生的自由电子与空穴对，与复合的自由电子与空穴对数目相等，达到动态平衡。即在一定温度下本征半导体的浓度是一定的，并且自由电子与空穴浓度相等。1.2杂质半导体在本征半导体中掺入少量的杂质元素，就可得到杂质半导体。杂质半导体：N型半导体和P型半导体。（1）N型半导体在本征半导体中掺入五价元素（磷、砷等）而得到杂质半导体。掺杂后，某些位置上的硅原子被五价杂质原子（如磷原子）取代。磷原子的5个价电子中，4个价电子与邻近硅原子的价电子形成共价键，剩余价电子只要获取较小能量即可成为自由电子自由电子。同时，提供电子的磷原子因带正电荷而成为正离子正离子。在N型半导体中，自由电子的浓度大于空穴的浓度，称自由电子为多数载流子，空穴为少数载流子。N型半导体主要靠自由电子导电。（2）P型半导体在本征半导体中掺入三价元素三价元素（硼、铝等）而得到的杂质半导体。掺杂后，某些位置上的硅原子被三价杂质原子（如硼原子）取代。硼原子有3个价电子，与邻近硅原子的价电子构成共价键时会形成空穴空穴，导致共价键中的电子很容易运动到这里来。同时，接受一个电子的硼原子因带负电荷而成为不能移动的负离子负离子。空穴和负离子成对产生。在P型半导体中，空穴是多子，自由电子是少子。1.3PN结采用不同的掺杂工艺，将P型半导体和N型半导体制作在同一块硅片上，在它们的交界面处就形成PN结。（1）PN结的形成扩散运动：物质总是由浓度高的地方向浓度低的地方运动。浓度差，于是P区空穴向N区扩散，N区电子向P区扩散。在一块本征半导体的两边掺以不同的杂质，使其一边形成P型半导体，另一边形成N型半导体，则在它们交界处就出现了电子和空穴的漂移运动：：内电场有利于少子运动—漂移。少子的运动与多子运动方向相反另一方面，随着扩散运动的进行，扩散到P区的自由电子与空穴复合，扩散到N区的空穴与自由电子复合，P区一边失去空穴留下负离子，N区一边失去电子留下正离子，形成空间电荷区，产生内建电场。内建电场方向由N区指向P区，它阻止多子扩散运动，而有利于P区和N区的少子漂移运动。随着扩散运动和漂移运动的进行，最后会达到一种动态平衡，参与扩散运动的多子数目等于参与漂移运动的少子数目，形成PN结。空间电荷区也称耗尽层，即在空间电荷区能参与导电的载流子已耗尽完毕；空间电荷区又称势垒区，势垒高度为U。PN结动态平衡时PN结形成过程总结（2）PN结的单向导电性PN结加正向电压PN外加正向电压时，内建电场被削弱，势垒高度下降，空间电荷区宽度变窄，PN结电阻很小，电流较大。PN结正向导通。所以：在PN结加上一个很小的正向电压，即可得到较大的正向电流，为防止电流过大，可接入电阻R。PN...