❖ 在P型半导体中，空穴数大于自由电子数， 空穴----多子。 自由电子----少子。
❖ 不论N型半导体还是P型半导体，虽然都有一种载流 子占多数，但是整个晶体仍然是不带电的。
二、P N结
1、PN结的形成
物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气体、液体、 固体均有之。
空穴 负离子 正离子 自由电子
PN结截止 导 电
性
利用PN结的单向导电性，可以制成半导体二极管及
各种半导体元件
三、半导体二极管
将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。
小功率二极管
大功率二极管
稳压二极管
发光二极管
三、半导体二极管
❖ 二极管通常有点接触型和面接触型两种
点接触型
面接触型
A
PN
K
阳极A VD 阴极K
1．二极管的伏安特性
(2)内建电场可推动少数载流子越过空间电荷区向对方漂移。
P区
PN结空间电荷区
N区
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
பைடு நூலகம்
+
+
+
+
+
+
+
少子漂移
内建电场
多子扩散
参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态平衡， 就形成了PN结。
2．PN结单向导电特性 ❖ 外加反向电压——PN结反向截止
I≈0
少子漂移
P区
层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。 ❖ 本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。
没有杂质
稳定的结构
一、半导体的导电特性
（一）半导体的特点
1.半导体的电导率可以因加入杂质而发生显著的变化。例如在
室温30C时，纯硅中掺入一亿分之一的杂质(称掺杂)，其电导
率会增加几百倍。 2. 温度的变化，也会使半导体的电导率发生显著的变化，利 用这种热敏效应人们制作出了热敏元件。但另一方面，热敏 效应会使半导体元、器件的热稳定性下降。 3. 光照不仅可以改变半导体的电导率，而且可以产生电动势， 这就是半导体的光电效应。利用光电效应可以制成光电晶体 管、光电耦合器和光电池等。
二极管的管压降与其电流的关系 I f(U)曲线，称为二 极管的伏安特性曲线
硅管
锗管
1．二极管的伏安特性 I
c点
反向击穿电压
非线性区
b点
I=ISR[exp(U/UT)-1] UBR
线性区 a点
d点
反向击穿区
截止区
0
Uon
二U 极管管压降
死区电压
硅管为0.6～0.8V；
I ISR
反向饱和电流
硅管约0.5V锗 管约0.1V
电子技术基础半导体器件
第一节 半导体二极管
1、什么是半导体？什么是本征半导体？ ❖ 导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。 ❖ 导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电子
在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。 ❖ 绝缘体－－惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原子
核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导电。 ❖ 半导体－－硅(Si)、锗(Ge)，均为四价元素，它们原子的最外
半导体中的两种载流子——自由电子和空穴
运载电荷的粒子称为载流子。 外加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电， 且运动方向相反。由于载流子数目很少，故导电性很差。
在本征半导体中，两种载流子成对出现，成对消失，形成动态 平衡。因此整个原子是电中性的。温度对载流子的影响很大， 温度升高时，载流子的数量增加。
- -- -- --
E
外加电场
内电场N区
++ + ++ + ++ +
E ❖ 外加正向电压——PN结正向导通
I
多子扩散
P区
-
-
-
-
-
-
外加电场 内电场
N区
+
+
+
+
+
+
结论
(1)PN结正偏：
PN
空间电荷区变窄 电阻
有利于多子扩散 电流
PN结导通 结 的
(2)PN结反偏：
单
向
空间电荷区变宽 电阻
有利于少子漂移 电流
P区空穴浓
P区
度远高于N区 -
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
N区
++++ ++++ ++++
N区自由电子 浓度远高于P区
扩散运动
扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触 面N区的自由电子浓度降低，产生内电场。
1、PN结的形成
由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子，形成内电场，从 而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P区、自由电子从P区 向N区运动。 (1)内建电场对多数载流子的扩散运动起到阻碍作用；
❖ （三）杂质半导体
❖ 在本征半导体中，人为地掺入少量其他元素(称杂质)，可以使 半导体的导电性能发生显著的改变。掺入杂质的半导体称作杂 质半导体。根据掺入杂质性质的不同。可分为两种：
N型半导体（电子型）：掺杂五价元素 P型半导体（空穴型）：掺杂三价元素
1．N型半导体 ❖ 在本征半导体中掺入少量的五价磷元素，使每一个五价元素
取代一个四价元素在晶体中的位置，可以形成N多型余半电导子体。
电子空穴对
五价磷
Si
Si
P+
Si
自由电子数多
于空穴数
2．P型半导体 ❖ 在本征半导体中掺入少量三价元素，可以形成P型半导体，常
用于掺杂的三价元素有硼、铝和铟。
空穴 三价硼
Ge
Ge
电子空穴对
B-
Ge
空穴数多于自 由电子数
总结
❖ 在N型半导体中，自由电子数大于空穴数， 自由电子----多数载流子(多子)。 空穴-----少数载流子(少子)。
❖ 3) 反向工作峰值电压URM
指管子运行时允许承受的最大反向电压。通常取反向击穿电压的二分之一至 三分之二。
3．二极管的近似特性和理想特性
由二极管的伏安特性曲线可见，由于二极管正向导通时电压变化很小， 而反向截止时，电流很小。对于所分析的电路来说，将它们忽略时， 产生的误差I很小。故通常可用理想二极管的特I性代替二极管的伏安特 性。
（二）本征半导体的结构
空穴
价电子
Si
Si
自由电子
共价键
由于热运动，具有足够能量的价
电子挣脱共价键的束缚而成为自
Si
Si
由电子
硅原子
自由电子的产生使共价键中 留有一个空位置，称为空穴
动态平衡
自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。
一定温度下,自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高,热运动加
剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对的浓度加大。
锗管为0.2～0.3V.
2．二极管的主要参数
❖ 1) 最大整流电流 IFM
指二极管长期工作时，允许通过的最大正向平均电流。当电流超过允许值时， 将由于PN结的过热，而使二极管损坏。
❖ 2) 反向饱和电流ISR
指在一定环境温度条件下，二极管承受反向工作电压、又没有反向击 穿时，其反向电流的值。它的值愈小，表明二极管的单向导电特性愈 好。温度对反向电流影响较大，经验值是，温度每升高10℃，反向电 流约增大一倍。使用时应加注意。