第1章半导体二极管和三极管
第一章 电路的基本概念和基本定律
1 半导体的导电特性 2 半导体二极管 3 稳压二极管
4 半导体三极管
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
1.1物质的导电性
自然界中的物质按照导电能力可分为导体、绝缘 体与半导体。 导体：导电能力良好的物体，如银、铜、铁等。
绝缘体：不能导电或导电能力很差的物体，如橡 胶、陶瓷、玻璃、塑料等。 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。
掺杂后自由电子数目大量
Si
增加，自由电子导电成为
多余 这种半导体的主要导电方
电子 式，称为电子半导体或N
Si
型半导体。
在N型半导体中自由电子是多
数载流子，空穴是少数载流子。
磷原子 第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
Si
Si
空穴
掺入三价元素
因三价杂质原子在与硅原子
形成共价键时，缺少一个价
特点：（a）含有大量的电子——多数载流子 （b）含有少量的空穴——少数载流子
(2) P 型半导体（空穴型半导体）
形成：向本征半导体中掺入少量的 3 价元素
特点：（a）含有大量的空穴——多数载流子 （b）含有少量的电子——少数载流子
第1章半导体二极管和三极管
思考题：
1. 在杂质半导体中多子的数量与
a
－－－－－－ + + + + + +
间电荷区的厚
度固定不变。
浓度差 多子的扩散运动
形成空间电荷区
扩散的结果使空间电荷区
变宽。
第1章半导体二极管和三极管
PN结的单向导电性
（1）PN 结加正向电压（正向偏置）
P接正、N接负
PN 结变窄
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ + ++ + + + + ++ + + + + ++ + +
Si
Si
正电）。
温度愈高，晶体中产生的自由
空穴
电子、空穴愈多。
价电子
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
结论：
(1) 半导体有两种载流子:（负）电子、（正）空穴。 (2) 自由电子和空穴成对地产生，同时又不断复合。在一定温度 下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持 一定的数目。 (3) 载流子的数量少，故导电性能很差。 (4) 载流子的数量受温度影响较大，温度高数量就多。所以，温 度对半导体器件性能影响很大。 (5) 当半导体两端加上外电压时，载流子定向运动
1.4 PN结的形成及其单向导电性
内电场越强，漂移运动
空间电荷区也称 PN 结
越强，而漂移使空间电荷
少子的漂移运动 区变薄。
P 型半导体
内电场 N 型半导体
－－－－－－ + + + + + +
扩散和漂移
－－－－－－ + + + + + +
这一对相反的
－－－－－－ + + + + + +
运动最终达到 动态平衡，空
（漂移运动），在半导体中将出现两部分电流 ①自由电子作定向运动 电子电流 ②价电子递补空穴 空穴电流
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
1.3杂质半导体
在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂
质半导体。
在常温下即可 变为自由电子
掺入五价元素
Si
pS+i 失去一 个电子 变为正 离子
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
典型的元素半导体有硅Si和锗Ge，此外，还有化合 物半导体砷化镓Gee
锗原子
硅和锗最外层轨道 上的四个电子称为 价电子。
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
半导体的导电特性
热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强 (可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。
（a. 掺杂浓度、b.温度）有关。
2. 在杂质半导体中少子的数量与
b
（a. 掺杂浓度、b.温度）有关。
3. 当温度升高时，少子的数量
c
（a. 减少、b. 不变、c. 增多）。
4. 在外加电压的作用下，P 型半导体中的电流
主要是 b，N 型半导体中的电流主要是 。a
（a. 电子电流、b.空穴电流）
第1章半导体二极管和三极管
P IF
内电场 N
外电场
+–
内电场被 削弱，多子 的扩散加强， 形成较大的 扩散电流。
PN 结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较 大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。
第1章半导体二极管和三极管
P接负、N接正 （2）PN 结加反向电压（反向偏置）
－－－ － －－ + + + + + + －－－ － －－ + + + + + + －－－ － －－ + + + + + +
电子技术讲授内容
第一章 半导体二极管和三极管 第二章 基本放大电路 第三章 集成运算放大器 第七章 基本门电路和组合逻辑电路
第1章半导体二极管和三极管
第一章 半导体二极管和三极管
基本要求：
1.理解PN结的单向导电性。 2.了解半导体二极管的基本类型、伏安特性和 主要参数，了解二极管的整流作用、钳位作用 和限幅作用。 3.了解稳压二极管的主要特性及其稳压作用。 4.了解双极型晶体管的基本类型、特性曲线和 主要参数，理解晶体管的三种工作状态。
光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化 (可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等)。
掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明显改变(可做成各种不同用途的半导 体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
1.2本征半导体
完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。
Si
Si
Si
Si
晶体中原子的排列方式 共价键中的两个电子，称为价电子。
硅单晶中的共价健结构
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
本征半导体的导电机理 自由电子
本征激价发电：子在获得一定能量
（温度升高或受光照）后，挣
Si
Si
脱原子核的束缚，成为自由电 子（带负电），同时共价键中
留下一个空位，称为空穴（带
P
内电场 外电场
N
–+
第1章半导体二极管和三极管
P接负、N接正 （2） PN 结加反向电压（反向偏置） PN 结变宽
电子而在共价键中留下一个
BS–i
Si
空穴。 掺杂后空穴数目大量增加，
硼原子
空穴导电成为这种半导体的
主要导电方式，称为空穴半
接受一个 电子变为
导体或P型半导体。
负离子 无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。
第1章半导体二极管和三极管
1.半导体的导电特性
(1) N 型半导体（电子型半导体）
形成：向本征半导体中掺入少量的 5 价元素