下一页章目录返回上一页总目录 习题目录第7章 半导体二极管和三极管1.1.理解理解PNPN结的单向导电性。结的单向导电性。 2.2.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。 3.3.了解稳压二极管的主要特性及其稳压作用。 4.4.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。基本要求：基本要求： 1.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录1半导体的导电特性半导体二极管2半导体三极管4稳压二极管3第7章 半导体二极管和三极管2.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录1.半导体的导电特性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。 3.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录1.半导体的导电特性典型的半导体元素有硅Si和锗Ge，此外，还有化合 物半导体砷化镓GaAs等。硅原子锗原子硅和锗最外层轨道 上的四个电子称为 价电子。内层电子和原子核合在 一起称为惯性核。4.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录1.半导体的导电特性半导体的导电能力随环境的变化而变化的特性半导体的导电能力随环境的变化而变化的特性( (可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻) )。掺杂性掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变能力明显改变( (可做成各种不同用途的半导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）。体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。光敏性：光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化 ( (可做可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等管、光敏三极管等) )。热敏性：热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强5.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录1.半导体的导电特性2.2.本征半导体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。完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。Si SiSi Si晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为价电子价电子。6.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录1.半导体的导电特性本征半导体的导电机理Si SiSi Si价电子空穴自由电子价电子在获得一定 能量（温度升高或受光照）后 ，挣脱原子核的束缚，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 （带正电）。本征激发：温度愈高，晶体中产生的自由 电子、空穴愈多。7.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录1.半导体的导电特性(5) 当半导体两端加上外电压时，载流子定向运动（漂移运动），在半导体中将出现两部分电流 自由电子作定向运动 电子电流价电子递补空穴 空穴电流结论 ：(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。8.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录1.半导体的导电特性9.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录1.半导体的导电特性3.杂质半导体在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）, ,形成杂形成杂 质半导体。质半导体。Si SiSi Si多余 电子磷原子在常温下即可 变为自由电子失去一 个电子 变为正 离子p+掺杂后自由电子数目大量掺杂后自由电子数目大量 增加，自由电子导电成为增加，自由电子导电成为 这种半导体的主要导电方这种半导体的主要导电方 式，称为式，称为电子半导体或电子半导体或N N 型半导体型半导体。掺入五价元素掺入五价元素在在N N型半导体中型半导体中自由电子是多数自由电子是多数 载流子，空穴是少数载流子。载流子，空穴是少数载流子。10.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录1.半导体的导电特性Si SiSi SiB硼原子接受一个接受一个 电子变为电子变为 负离子负离子空穴因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价 电子而在共价键中留下一个 空穴。 掺杂后空穴数目大量增加，掺杂后空穴数目大量增加， 空穴导电成为这种半导体的空穴导电成为这种半导体的 主要导电方式，称为主要导电方式，称为空穴半空穴半 导体或导体或P P型半导体型半导体。掺入三价元素掺入三价元素无论无论N N型或型或P P型半导体都是中性的，对外不显电性型半导体都是中性的，对外不显电性 。11.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录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12.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录1.半导体的导电特性1. 1. 在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与 （a. a. 掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度）有关。温度）有关。2. 2. 在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与（a. a. 掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度）有关。温度）有关。3. 3. 当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量 （a. a. 减少、减少、b. b. 不变、不变、c. c. 增多）。增多）。a ab bc c4. 4. 在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，P P 型半导体中的电流型半导体中的电流主要是主要是 ，N N 型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是 。 （a. a. 电子电流、电子电流、b.b.空穴电流）空穴电流） b ba a思考题：13.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录+1.半导体的导电特性4 PN结多子的扩散运动内电场少子的漂移运动浓度差P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体内电场越强，漂移内电场越强，漂移 运动越强，而漂移使空运动越强，而漂移使空 间电荷区变薄。间电荷区变薄。扩散的结果使空间电荷区变宽。空间电荷区也称PN结 扩散和漂移这扩散和漂移这 一对相反的运一对相反的运 动最终达到动动最终达到动 态平衡，空间态平衡，空间 电荷区的厚度电荷区的厚度 固定不变。固定不变。形成空间电荷区+14.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录1.半导体的导电特性PNPN结的单向导电性结的单向导电性（1 1）PNPN结加正向电压（正向偏置）结加正向电压（正向偏置）P接正、N接负 PN 结正偏PN 结正向导通外电场与内电场方向相反利于扩散PN 结变窄产生较大的扩散电流 I正扩散 漂移外部电源不断提供电荷15.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录1.半导体的导电特性（2 2）PNPN结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置） P P接负、接负、N N接正接正 PN 结反偏PN 结反向截止外电场与内电场方向相同利于漂移漂移 扩散PN 结变厚产生较小的反向电流 I反 16.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录1.半导体的导电特性PNPN结加正向电压时，结加正向电压时，PNPN结变窄，正向电流较大结变窄，正向电流较大 ，正向电阻较小，正向电阻较小，PNPN结处于导通状态。结处于导通状态。PNPN结加反向电压时，结加反向电压时，PNPN结变宽，反向电流较小结变宽，反向电流较小 ，反向电阻较大，反向电阻较大，PNPN结处于截止状态。结处于截止状态。结论PNPN结具有单向导电性。结具有单向导电性。17.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录2.半导体二极管1 基本结构PN阳 极阴 极两层半导体 一个PN结按PN结分点接触型面接触型金属触丝阳极引线N型锗片阴极引线外壳( a ) 点接触型铝合金小球N型硅阳极引线PN结 金锑合金底座阴极引线 ( b ) 面接触型18.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录2.半导体二极管(1)(1)点接触型点接触型(2)(2)面接触型面接触型 结面积小、结电结面积小、结电 容小、正向电流容小、正向电流 小。用于检波和小。用于检波和 变频等高频电路变频等高频电路 。结面积大、正结面积大、正 向电流大、结电向电流大、结电 容大，用于工频容大，用于工频 大电流整流电路大电流整流电路 。按材料分硅管 锗管按用途分普通管 整流管19.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录2.半导体二极管2 伏安特性二极管电流与电压之间的关系UIOAABB硅锗半导体二极管的伏安特性正向：死区（ OA 段）: 硅管约 0.5 V，锗管约 0.2 V； 正向导通区: 硅管约 0.7 V，锗管约0.3 V温度增 加，曲 线左移反向：截止区（ OB 段）: I 近似为 0；击穿区: 管子被击穿温度增加， 曲线下移20.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录2.半导体二极管2 伏安特性二极管电流与电压之间的关系UIOAABB硅锗半导体二极管的伏安特性UIOUDUIO(a) 近似特性 (b) 理想特性21.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录2.半导体二极管3 主要参数(1)I IOMOM：最大整流电流最大整流电流(2)UR ：最高反向工作电压(3)IRm ：最大反向电流二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流 。是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般 是二极管反向击穿电压的一半或三分之二。二极管击穿后是二极管反向击穿电压的一半或三分之二。二极管击穿后 单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电 流越小，说明管子的单向导电性越好。流越小，说明管子的单向导电性越好。22.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录2.半导体二极管4 4 二极管的单向导电性二极管的单向导电性1. 1. 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负 ）时，）时， 二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小 ，正向电流较大。，正向电流较大。 2. 2. 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接 正）时，正）时， 二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻 较大，反向电流很小。较大，反向电流很小。 3. 3. 外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向 导电性。导电性。 4. 4. 二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电 流愈大。流愈大。23.下一页章目录返回上一页总目录 习题目录2.半导体二极