P区
N区
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一、PN结的形成
在交界面，由于两种载流子的浓度差，出 现扩散运动。 converteam 作者：周宇
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一、PN结的形成 耗尽层
空间电荷区
在交界面，由于扩散运动,经过复合,出现空
间电荷区
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注意
空杂穴质-半-导--体多中子，;多子的浓度决定于掺杂原子的浓度； 电子----少子少.子的浓度决定于温度。
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1.1.3 PN结
采用不同的掺杂工艺，将P型半导体与N型半导体制作 在同一块硅片上，在它们的交界面就形成PN结。PN结 具有单向导电性。
一、PN结的形成
0.4 0.8
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UBE(V)
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2. 输出特性
此区域满4 足IC=IB 称为线性3 区（放大 区）。 2
IC(mA )
IICC只=1与I0B0。IB有A 关， 80A 60A 40A
1
20A
IB=0
3 69
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12 UCE(V)
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1.1.2 杂质半导体
一、N型半导体
在纯净的硅晶体 中掺入五价元素 （如磷），使之取 代晶格中硅原子的 位置，就形成了N 型半导体。
电子----多子; 空穴----少子.
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1.1.2 杂质半导体 二、P型半导体
在纯净的硅晶体 中掺入三价元素 （如硼），使之取 代晶格中硅原子的 位置，就形成了P 型半导体。
集电极 c
b
基极
P N P
e
发射极
PNP型
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• 双极型功率晶体管BJT的容量水平已达 1.8kV／lkA，频率为20kHz。
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• 双极型功率晶体管的工作原理
• 以NPN型双极型功率晶体管为例，若外电 路电源使UBC<0,则集电结的PN结处于反偏 状态；UBE>0,则发射结的PN结处于正偏状 态。此时晶体管内部的电流分布为：
-
+
-
+
-
+
-
பைடு நூலகம்
在外电场作用下，电子的定向移动形成电流
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+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
在外电场作用下，空穴的定向移动形成电流
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总结
1.本征半导体中载流子为电子和空穴; 2.电子和空穴成对出现,浓度相等; 3.由于热激发可产生电子和空穴,因此半导 体的导电性和温度有关,对温度很敏感。
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• BJT的开关响应特性
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二、 晶体管的电流放大作用
放大是对模拟信号最基本的处理。晶体管是放大电路的核 心元件，它能够控制能量的转换，将输入的任何微小变化不失 真的放大输出，放大的对象是变化量。
晶体管工作在放大状 态的外部条件是发射结 正向偏置且集电结反向 偏置。晶体管的放大作 用表现为小的基极电流 可以控制大的集电极电 流。
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二、PN结的单向导电性
1. PN结外加正向电压时处于导通状态
加正向电压是指P端加正电压，N端加负电压， 也称正向接法或正向偏置。
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外电场
内电场
外电场抵消内电场的作用，使耗尽层变 窄，形成较大c的onve扩rteam散作电者：流周宇。
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2020/11/27
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1.1.1 本征半导体 纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。
一、半导体
导电特性处于导体（低价元素构成）和绝 缘体（高价元素构成）之间，称为半导体，如 锗、硅等，均为四价元素。
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共价键
价电子共有化，形成共价键的晶格结构
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1.1.1 本征半导体 纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。
一、半导体 二、本征半导体的导电情况
金属导电是由于其内部有自由电子存在(载流子), 在外电场的作用下,自由电子定向移动,形成电流.
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空穴
自由电子
半导体中有两种载流子:自由电子和空穴
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+
-
+
-
+
-
+
-
+
功率二极管的工作原理
• 由于PN结具有单向导电性，所以二极管 是一个正方向单向导电、反方向阻断的 电力电子器件。
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1. 功率二极管的特性
(1) 功率二极管的伏安特性
• 二极管具有单向导电能力，二极管正向导电时必 须克服一定的门坎电压Uth(又称死区电压)，当外 加电压小于门坎电压时，正向电流几乎为零。硅 二极管的门坎电压约为0.5V，当外加电压大于Uth 后，电流会迅速上升。当外加反向电压时，二极 管的反向电流IS是很小的，但是当外加反向电压 超过二极管反向击穿电压URO后二极管被电击穿， 反向电流迅速增加。
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2. 晶闸管的工作原理 • IG↑→Ib2↑→IC2(Ib1)↑→IC1↑
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此1区00域A中 : IUBB=8E00<,I死CA=区ICE电O, 压，60称A为截 止区40。A
20A IB=0 12 UCE(V)
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输出特性三个区域的特点:
(1) 放大区：发射结正偏，集电结反偏。
即： IC=IB , 且 IC = IB
(2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。
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§1.3 双极型晶体管
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§1.3 双极型晶体管
一、晶体管的结构和类型
发射区 基区 集电区
NPN型
e 发射极
c
集电极
发射结 b
集电结
基极
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发射极箭头的方向 为电流的方向
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1.2 半导体二极管
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1.2 半导体二极管
将PN结用外壳封装起来，并加上电极引线就构成了 半导体二极管。由P区引出的电极为阳极（A） ，由N区 引出的电极为阴极（ K ）。
阳极 P N 阴极
二极管的符号：
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一、PN结的形成
PN结
当扩散电流等于漂移电流时，达到动态 平衡，形成PNc结onve。rteam 作者：周宇
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总结
1.由于扩散运动形成空间电荷区和内电场;
2.内电场阻碍多子扩散，有利于少子漂移;
3.当扩散电流等于漂移电流时，达到动态 平衡，形成PN结。
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2. 输出特性
4 3 2
IC(mA
) 此区域中UC1E00UBAE,
集电结正偏，
IB>IC，UCE800.3VA 称为饱和区。
60A
40A
1
20A
IB=0
3 69
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12 UCE(V)
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2. 输出特性 IC(mA )
4 3
2
1
3 69
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2. PN结外加反向电压时处于截止状态
外电场和内电场的共同作用，使耗尽层变 宽，形成很小的conv漂erte移am 电作者流：周。宇
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三、PN结的伏安特性
正向特性 反向特性 反向击穿
PN结的电流方程为
其中， IS 为反向饱和conv电ertea流m ，作者：U周T宇≈26mV，
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1.4 晶闸管
• 晶闸管(Thyristor)就是硅晶体闸流管，普通 晶闸管也称为可控硅SCR,普通晶闸管是一 种具有开关作用的大功率半导体器件。目 前，晶闸管的容量水平已达8kV／6kA。
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1.4.1 晶闸管的结构和工作原理
1. 晶闸管的结构
③额定功耗PZM PZM 等于稳定电压UZ与最大稳定电流IZM （或 IZmax ） 的乘积。
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3. 稳压管的稳压条件 必须工作在反向击穿状态；
流过稳压管的电流在IZ和IZM之间 。 注意！
稳压管正向工作时和二极管的特性完全相同。
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特殊二极管
1. 光电二极管是一种将光能转换为电能的半 导体器件，其结构与普通二极管相似，只是管 壳上留有一个能入射光线的窗口。
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2. 发光二极管是一种将电能转换为光能 的半导体器件。它由一个PN结构成,当发 光二极管正偏时，注入到N区和P区的载 流子被复合时，会发出可见光和不可见光。