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项目1 半导体的基础知识 1.1.2 杂质半导体
图1.3 P型半导体的共价键结构
图1.4 N型半导体的共价键结构
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项目2 半导体二极管
1.2.1 基础知识 1.2.2 二极管的检测 1.2.3 特殊半导体二极管
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项目2 半导体二极管 1.2.1 基础知识
1.PN结的形成 （1）半导体材料中载流子的运动 1）漂移 若有外电场加到晶体上，则其内部载流子将受力做定向移动。 对于空穴而言，其移动方向与电场方向相同，而电子则是逆着电 场的方向移动。这种由于电场作用而导致载流子的运动称为漂 移。 2）扩散 在半导体内，若某一特定的区域内空穴或电子的浓度高于正常 值，则基于浓度差异，载流子由高浓度区域向低浓度的区域扩 散，从而形成扩散电流。
模块一常用电子元器件及其特性
【教学聚焦】 一、知识目标： 1、了解常用电子元器件； 2、掌握二极管、三极管、场效应管、晶闸管、电阻器、电容器及电感器的种 类、作用与标识方法； 3、掌握各种二极管、三极管、场效应管及晶闸管的特性和主要参数。 二、技能目标： 1、能用目视法判断识别常用电子元器件的种类，能正确说出元器件的名称； 2、能正确识读元器件上标识的主要参数，并了解元器件的作用和用途； 3、掌握用万用表检测常用电子元器件的方法。
图1.2.1 本征半导体
本征半导体中的电子和空穴是成对产生的；当电子和空穴相遇 “复合”时，也成对消失；带负电的自由电子和带正电的空穴都 是载流子。温度越高，载流子产生率越高；载流子的浓度越高， 晶体的导电能力越强，即本征半导体的导电能力随温度的增加而 增加。
当漂移运动和扩散运动相等时，空间电荷区便处于动态平衡状 态，如图1.6所示。
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项目2 半导体二极管 1.2.1 基础知识
图1.5 多数载流子的扩散运动
图1.6 形成空间电荷区
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项目2 半导体二极管 1.2.1 基础知识
（3）PN结的单向导电性 1）PN结外加正向电压 PN结外加正向电压的接法是P区接电源的正极，N区接电源的 负极。这时外加电压形成电场的方向与内电场的方向相反，从而 使空间电荷区变窄，扩散作用大于漂移作用，多数载流子向对方 区域扩散形成正向电流I，方向是从P区指向N区，如图1.7所示。这 时的PN 结呈现为低电阻状态，称为正向导通。正向导通压降很 小，且随温度的上升而减小。
绝缘体是导电能力极弱的物质。如橡胶、塑料、陶瓷、石英等 都是绝缘体。
多数现代电子器件是由性能介于导体与绝缘体之间的半导体材 料制作而成的。常用的半导体材料有：硅（Si）、锗（Ge）、砷 化镓（GaAs）等，其中硅是目前最常用的一种半导体材料。
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项目1 半导体的基础知识 1.1.1 本征半导体
本征半导体是一种完全纯净的、结构完整的半导体晶体。在T = 0K和没有外界激发时，由于共价键的束缚，半导体无导电能力。 在室温（300K）下，被束缚的价电子会获得足够的能量挣脱共价 键的束缚，成为自由电子，这种现象称为本征激发。
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项目1 半导体的基础知识
1.1.1 本征半导体 1.1.2 杂质半导体
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项目1 半导体的基础知识
自然界的物质，按导电能力的强弱可分为导体、绝缘体和半导 体三类。物质的导电能力可以用电导率或电阻率来衡量，二者互 为倒数。物质的导电能力越强，其电导率越大，电阻率越小。
导电能力很强的物质称为导体。金属一般都是导体，如银、 铜、铝、铁等。
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项目2 半导体二极管 1.2.1 基础知识
（2）PN结的形成 在半导体两个不同的区域分别掺入三价和五价杂质元素，便形 成P型区和N型区。这样，在它们的交界处就出现了电子和空穴的 浓度差异，N型区内电子浓度很高，而P型区内空穴浓度很高。电 子 和 空 穴 都 要 从 浓 度 高 的 区 域 向 浓 度 低 的 区 域 扩 散 ， 如 图 1.5 所 示。它们扩散的结果就使P区和N区的交界处原来呈现的电中性被 破坏了。P区一边失去空穴，留下了带负电的杂质离子；N区一边 失去电子，留下了带正电的杂质离子。半导体中的离子不能任意 移动，因此并不参与导电。这些不能移动的带电粒子集中在P区和 N区交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，这就是PN结。
当电子挣脱共价键的束缚成为自由电子后，共价键中就留下一 个空位，叫空穴。由于共价键中出现了空位，在外加电场或其他 能源的作用下，邻近价电子可填补到这个空位上，这样使共价键 中出现了一定的电荷迁移，就相当于空穴在移动。空穴是带正电 的，价电子填充空穴的移动相当于正电荷（空穴）的移动。
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项目1 半导体的基础知识 1.1.1 本征半导体
在外加电场的作用下，半导体中出现两部分电流：自由电子作 定向移动而形成的电子电流和仍被原子核束缚的价电子递补空穴 而形成的空穴电流。因此，自由电子和空穴都称为载流子。两种 载流子同时参与导电是半导体导电方式的最大特点，也是半导体 和金属在导电原理上的本质区别所在。
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项目1 半导体的基础知识 1.1.2 杂质半导体
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项目2 半导体二极管
1.2.1 基础知识
在出现了空间电荷区以后，由于正负离子之间的相互作用，在 空间电荷区中形成了一个电场，其方向是从带正电的N区指向带负 电的P区。由于这个电场是在PN结内部形成的，而不是外加电压形 成的，故称为内电场。这个内电场的方向是阻止载流子扩散运动 的。
另一方面，这个内电场将使N区的少数载流子空穴向P区漂 移，使P区的少数载流子电子向N区漂移，漂移运动的方向正好与 扩散运动的方向相反。从N区漂移到P区的空穴补充了原来交界面 上P区失去的空穴，而从P区漂移到N区的电子补充了原来交界面上 N区所失去的电子，这就使空间电荷减少。因此，漂移运动的结果 是使空间电荷区变窄，其作用正好与扩散运动相反。
本征半导体的导电能力是很弱的，但是在本征半导体中掺入微 量的其他元素就会使半导体的导电性能发生显著变化。
（1）P型半导体 在硅的晶体内掺入少量三价元素杂质，比如硼，它与周围的硅 原子组成共价键时，在晶体中会产生很多空穴。在P型半导体中， 空穴数远大于自由电子数，空穴为多数载流子，自由电子为少数 载流子。P型半导体以空穴导电为主。 （2）N型半导体 在硅的晶体内掺入少量五价元素杂质，比如磷，它与周围硅原 子组成共价键时，在晶体中会产生很多自由电子。在N型半导体 中，自由电子数远大于空穴数，自由电子为多数载流子，空穴为 少数载流子。N型半导体以自由电子导电为主。