工
电
空穴数增加
子
技
术
空穴
陈 小 虎 主 编
高 等 教 育 出 版 社
Si
BSi
Si
Si
自由电子 本征硅示意图
P型半导体：在本征
硅或锗中掺入三价元素， 如硼、铝、铟，则空穴 数目大大增加，形成多 数载流子。自由电子为 少数载流子。
在外电场作用下，空穴 导电占主导地位，故称 空穴型半导体。简称P型 半导体
子
技
1.1 半导体二极管的结构
术
陈
1.2 半导体二极管的单向导电性
小
虎 主
1.3 几种常用特殊二极管
编
高 等
1.4 二极管基本电路应用
教
育
出
版
社
电
第1章 半导体器件
工 电
主要内容：
子
介绍半导体材料的特性，半导体二极管、半
技 导体三极管的工作原理及应用知识。
术
重点内容：
陈
小
虎
PN结的单向导电性，电子器件认知规律和含
电 1.1 半导体二极管的结构
工 1.1.2 PN 结的形成
电
子 1、 PN 结形成
P区空穴向N区扩散
技 图2.1.2用专门的制
术 造工艺在同一块半
导体单晶上，形成P
陈 小
型半导体和N型半导
虎 主
体，在两种半导体
编 的交界面附近，由
高 等
于多数载流子浓度
教 的差别，引起多数
育 出
载流子的扩散运动。
教 育
原子结构如图
出 2.1.1所示。
版
社
图2.1.1 锗、硅原子结构
电 1.1 半导体二极管的结构
工
共价键：在晶体结构
电
的半导体中，相邻两
子
个原子的一对最外层
技
电子成为共用电子，
术
形成共价键结构。
空穴
价电子 共价键
Si
Si
陈
电子、空穴：在常温
小
下由于分子的热运动，
虎 主
少量价电子挣脱原子
编
核的束缚成为自由电
物体的导电性：
陈
小 （1）导体
虎
主 编
导 ＜104Ωcm
高 （2）绝缘体
等
教 育
绝＞1010Ωcm
出 版
（3）半导体
社 硅2.1 4110Ω 5 c m
图2.1.1 锗、硅原子结构
电 1.1 半导体二极管的结构
工
半导体材料的三个特点：
电
（1）热敏性
子
技
大部分半导体的导电能力随温度的升高而增强，有些对
工 电
1.1.3、PN 结的导电性
子 在PN结两端加上不同极性的外电压， PN结呈不
技 同的导电性。
术
PN结加正向电压：
P区接电源正极， N区接电
源负极，如图2.1.3（a）。
陈
小 虎 主
外电场削弱内电场，空间电 荷区变窄，多数载流子扩散
编
运动增强。
高
等
教
育
出
版
社
图2.1.3
PN结的正向电流由多数载流 子形成，比较大，PN结呈现 较小的正向电阻，称PN结正 向导通。
主
编 半导体器件电路的分析方法。
高
等
难点内容：
教
育 出
PN结的单向导电性，含半导体器件电路的分析。
版
社
电 1.1 半导体二极管的结构
工 1.1.1 半导体材料
电
子 半导体：指导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。 技 常用的半导体材料有硅（Si）和锗（Ge），硒和许 术 多金属氧化物、硫化物都是半导体。
术
自由电子数增加
N型半导体：在本征 硅
或锗中掺入五价元素，如
陈
小 虎
空穴
Si
PSi
磷、砷、锑，则自由电子 数目大大增加，形成多数
主 编
载流子。空穴为少数载流 子。
高
等 教
Si
Si
育
出
版
社
自由电子
在外电场作用下，自由 电子导电占主导地位， 故称电子型半导体。简 称N型半导体
本征硅示意图
电 1.1 半导体二极管的结构
版 社
→基本半导体器件
电 1.1 半导体二极管的结构
工
电 根据半导体的掺杂情况，半导体材料又可以分为两类：
子 1、本征半导体
技
术 完全纯净的具有晶体结构的半导体。 四价元素
典型的半导
陈 体 材 料 有 硅 （ Si ）
小 虎
和 锗 （ Ge ） ， 它
主 编
们都是四价元素，
高 每个原子的外层
等 有四个价电子，
陈 小
存在着自由电子导
虎
电和空穴导电。这
主 编
就是半导体导电方
高
式的最大特点。
等
教
育 自由电子（带负电）
出 版
和空穴都被称为载流
社 子。
Si
Si
Si
Si
自由电子定向运动 本征硅示意图
电 1.1 半导体二极管的结构
工 2、杂质半导体
电
子 杂质半导体
电子型（N型）半导体
技 有两大类
空穴型（P型）半导体
温度反应特别敏感。→热敏元件
术
（2）光敏性
陈 小
半导体的导电能力随光照强度的变化而变化。例如硫化
虎
镉薄膜，无光照时，电阻是几十兆欧姆，是绝缘体；受
主 编
光照时，电阻只有几十千欧姆。→光敏元件
高
（3）掺杂性
等
教 育
如果在纯净半导体中掺入微量其它元素（称为掺杂），
出
半导体的导电能力随着掺杂能力的变化而发生显著变化。
电 工 电 子 技 术
陈 小 虎 主 编
高
等
教
育
出
版
社
图2.1.3
PN结加反向电压：
P区接电源负极， N区接电 源正极，如图2.1.3（b）。 外电场加强内电场，空间电 荷区变宽，阻止多子扩散运 动，只有少数载流子越过空 间电荷区形成反向电流。 PN结的反向电流由少数载流 子形成，反向电流非常小， PN结呈现极高的反向电阻， 称PN结反向截止。
版
社
N区电子向P区扩散
图2.1.2 PN结的形成
电 1.1 半导体二极管的结构
工
电 1、PN 结形成
子 扩散运动在交界面附近形成一个很薄的空间电荷
技 区，这就是PN结。
术
PN结
阻挡层
P区空穴向N区扩散
陈 小 虎 主 编
高
等
教
育
耗尽区
出
版
N区电子向P区扩散
社
图2.1.2 PN结的形成
阻挡多子扩散
电 1.1 半导体二极管的结构
Si
Si
高
子，同时在原位留下
等 教
的 空 位 称 空 穴 。 这 种 自由电子
育
现象称为本征激发
本征硅示意图
出
版 结论：在本征半导体中电子空穴成对产生，当温度和光照
社
增加时，其数目增加。
电 1.1 半导体二极管的结构
工
电 子
在外电场作用下， 自由电子定向运动，
价电子填补空穴
技
价电子填补空穴。
术
在半导体中，同时
电 第二部分 电子技术基础
工
电 第1章
子
技
Hale Waihona Puke 半导体二极管及其应用电术
路
陈
本章在简要介绍半导体材料的特性
小 虎
及导电规律后，重点研究常用半导体
主 编
器件的组成结构、伏安特性、主要参
高
数和应用方法，为后续学习电子电路
等
教
建立必要的基础。
育
出
版
社
电 第二部分 电子技术基础
工
电
第1章 半导体二极管及其应用电路
电 1.1 半导体二极管的结构
工 1.1.4 半导体二极管
电
子 常用二极管图片
技 术
陈 小 虎 主 编
高
等
教
育
出
普通小功率二极管
版
社
各种发光二极管 大功率二极管
电
二极管的基本结构
工
电
半导体二极管结构
子
由一个PN结加电极引线与外壳制成。
技 阳极或正极
术
阴极或负极
陈
PN