半導(dǎo)體二極管和三極管半導(dǎo)體器件是電子電路的基本組成部分本章將介紹：

（1）半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性及PN結(jié)的基本原理（2）半導(dǎo)體二極管及三極管物質(zhì)按其導(dǎo)電性能可分為：導(dǎo)體，絕緣體，半導(dǎo)體

§1-1半導(dǎo)體的基本知識(shí)半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。主要有硅、鍺、硒和大多數(shù)金屬氧化物及硫化物半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力隨外界條件的改變而發(fā)生很大的變化各種半導(dǎo)體的典型特性：①溫度↑

，導(dǎo)電能力↑↑——熱敏元件②光照，導(dǎo)電能力↑↑——光敏元件③滲入微量雜質(zhì)，導(dǎo)電能力↑↑——二極管、三極管一、本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體：純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體

純凈的半導(dǎo)體一般都具有晶體結(jié)構(gòu)常用的半導(dǎo)體材料是硅和鍺，它們?cè)拥淖钔鈱佣加兴膫€(gè)價(jià)電子，稱為四價(jià)元素+14在硅或鍺構(gòu)成的晶體結(jié)構(gòu)中，每個(gè)原子與相鄰的四個(gè)原子結(jié)合，形成共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體導(dǎo)電性能容易突變的原因——共價(jià)鍵中的價(jià)電子不是很穩(wěn)定（容易被激發(fā)）SiSiSiSi在一定條件下（如光照或溫度升高）

共價(jià)鍵中的電子可以掙脫原子核的束縛而成為自由電子與此同時(shí)，晶體共價(jià)鍵一旦失去一個(gè)電子，該地方便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)空位，稱為空穴SiSiSiSi自由電子空穴原子因?yàn)槭ヒ粋€(gè)電子而成為帶正電的離子，因此可認(rèn)為空穴帶正電。SiSiSiSi自由電子空穴在本征半導(dǎo)體中，自由電子和空穴總是成對(duì)出現(xiàn)的。溫度越高，自由電子和空穴的對(duì)數(shù)也越多+在半導(dǎo)體中，電子電流和空穴電流并存，這也是半導(dǎo)體和金屬在導(dǎo)電機(jī)理上的本質(zhì)區(qū)別?對(duì)半導(dǎo)體施加外電場(chǎng)*自由電子作定向運(yùn)動(dòng)，形成電流（電子導(dǎo)電）

*空穴（帶正電）吸引電子，鄰近共價(jià)鍵中的價(jià)電子在外電場(chǎng)作用下可填補(bǔ)該空穴。電子填補(bǔ)空穴的運(yùn)動(dòng)可看成是空穴沿外電場(chǎng)相同的方向作定向運(yùn)動(dòng)，這就是空穴導(dǎo)電自由電子和空穴統(tǒng)稱為載流子自由電子填補(bǔ)空穴的過程稱為復(fù)合§1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體

——在本征半導(dǎo)體中摻入微量雜質(zhì)元素N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體1、N型半導(dǎo)體摻入微量五價(jià)元素，某些Si使原子被P原子代替后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)多余的價(jià)電子（容易成為自由電子）P+SiSiSi自由

電子濃度大大增加，電子導(dǎo)電是主要導(dǎo)電方式自由電子：多數(shù)載流子空穴：少數(shù)載流子PP+2、P型半導(dǎo)體摻入微量三價(jià)元素，硼原子與硅原子形成共價(jià)鍵時(shí)因缺少一個(gè)電子而產(chǎn)生一個(gè)空位，臨近原子的價(jià)電子容易被吸引過來補(bǔ)充該空穴。BSiSiSi空穴濃度大大增加，空穴導(dǎo)電是主要導(dǎo)電方式自由電子：少數(shù)載流子空穴：多數(shù)載流子BB—一、PN結(jié)的形成

§1.2PN結(jié)及其單向?qū)щ娦詫型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體拼在一起，其交界面處將形成一個(gè)PN結(jié)PN內(nèi)電場(chǎng)+++PNP區(qū)空穴濃度大，空穴由P區(qū)向N區(qū)擴(kuò)散，在交界面附近的P區(qū)留下一些負(fù)離子N區(qū)電子濃度大，電子由N區(qū)向P區(qū)擴(kuò)散，在交界面附近的N區(qū)留下一些正離子正負(fù)離子形成空間電荷區(qū)——PN結(jié)PN內(nèi)電場(chǎng)+++內(nèi)電場(chǎng)阻止P區(qū)及N區(qū)的多數(shù)載流子繼續(xù)擴(kuò)散有利于P區(qū)及N區(qū)的少數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)——漂移一開始是多數(shù)載流子的擴(kuò)散占主導(dǎo)，最后擴(kuò)散與漂移形成動(dòng)態(tài)平衡PN內(nèi)電場(chǎng)+++二、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?、外加正向電壓——P區(qū)接電源正極、N區(qū)接電源負(fù)極

內(nèi)外電場(chǎng)方向相反，內(nèi)電場(chǎng)被削弱，空間電荷區(qū)變窄，多數(shù)載流子的擴(kuò)散加強(qiáng)，形成較大的電流。PN內(nèi)電場(chǎng)方向外電場(chǎng)方向PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)，導(dǎo)通時(shí)PN結(jié)呈低阻2、外加反向電壓——N區(qū)接電源正極、P區(qū)接電源負(fù)極PN內(nèi)電場(chǎng)方向外電場(chǎng)方向內(nèi)外電場(chǎng)方向相同，內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，空間電荷區(qū)變寬，多數(shù)載流子的擴(kuò)散被阻止，只有由少數(shù)載流子漂移形成的很小的電流。PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)PN結(jié)呈高阻結(jié)論：PN結(jié)正向?qū)?，反向截止；?dǎo)通時(shí)呈低阻，截止時(shí)呈高阻。

——PN結(jié)的單向?qū)щ娦?、如何用三用表判斷二極管的P端，N端問題：1、不加電阻R是否可以？PN內(nèi)電場(chǎng)方向外電場(chǎng)方向一、基本結(jié)構(gòu)

§15-3半導(dǎo)體二極管NPD表示符號(hào)（2）

U

>死區(qū)電壓，U↑→I↑↑二、伏安特性（1）當(dāng)U<死區(qū)電壓時(shí)，外電場(chǎng)不足以削弱內(nèi)電場(chǎng)，I=01、

當(dāng)U

>0時(shí)I（mA）正向死區(qū)電壓

Si0.7VGe0.3V反向反向飽和電流U（BR）U（V）（1）當(dāng)|U|<U(BR)（反向擊穿電壓）時(shí)，二極管只存在少數(shù)載流子漂移，從而形成較小的反向飽和電流

2、

U

<

0I（mA）正向死區(qū)電壓

Si0.7VGe0.3V反向反向飽和電流U（BR）U（V）（2）若|U|>U(BR)，少數(shù)載流子的高速運(yùn)動(dòng)將其他被束縛的價(jià)電子撞擊出來，如此形成連鎖反應(yīng)，使得二極管中載流子劇增，形成很大的反向電流——反向擊穿

I（mA）正向死區(qū)電壓

Si0.7VGe0.3V反向反向飽和電流U（BR）U（V）三、主要參數(shù)1、最大整流電流IOM二極管長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)，允許通過二極管的最大正向平均電流。當(dāng)電流超過允許值時(shí)，PN結(jié)將過熱而使管子損壞2、反向工作峰值電壓URWM一般為反向擊穿電壓的一半或三分之二3、反向峰值電流IRM二極管上加URWM

時(shí)的反向電流值。如果該值大，則說明二極管的單向?qū)щ娦阅懿睢Ｋ?、含二極管電路的計(jì)算1、一般可將二極管視為理想元件（死區(qū)電壓認(rèn)為是零）

（1）正向?qū)〞r(shí)，二極管元件上的正向?qū)▔航悼烧J(rèn)為是零，正向電阻為零（將其視為短路）（2）反向截止時(shí)，二極管反向電阻無窮大，反向電流為零（開路）2、電路分析方法：（1）對(duì)于含一個(gè)二極管的電路，先將二極管從電路中分離出來，求出其陽、陰兩極的開路電壓，如果該電壓大于零，則二極管導(dǎo)通，否則截止。（2）如果電路中含多個(gè)二極管，則應(yīng)斷開所有二極管，求出各管所承受的電壓，其中承受正向電壓最大者優(yōu)先導(dǎo)通，遂將其短路，接著再分析其他二極管解：將D開路，求其兩端開路電壓U，

若U>0，則D導(dǎo)通；反之D截止。故D導(dǎo)通，U0=0V

例1：已知D為理想二極管，求U0=？

+4V+4V例2：若E=-4V，求U0=？

故D截止，U0=

-2V+4V例3：若將E改為ui，求U0解：+例：已知，畫的波形。

解：思考：畫電阻兩端電壓