2022-2023学年高二物理竞赛课件：常用半导体器件

常用半导体器件 常用半导体器件 半导体基础知识 半导体二极管 晶体三极管 场效应管 单结晶体管和晶闸管* 集成电路中的元件* 2 此处说明电... text has been truncated due to evaluation version limitation. 主要内容 1、掌握以下基本概念：半导体材料的特点、空穴、扩散运动、漂移运动、PN结正偏、PN结反偏；了解PN结的形成过程； 2、掌握二极管的单向导电性及其电路的分析方法；正确理解半导体二极管的伏安特性曲线及主要参数；了解稳压管工作原理及使用中的注意事项，了解选管的一般原则。 3、掌握晶体管的分类、输出特性曲线、三个工作区域的特点、放大的条件及参数。了解三极管的结构、放大原理及选管原则； 4、掌握场效应管的分类、特点、特性曲线及参数，了解其结构、工作原理。 什么是半导体 本征半导体 杂质半导体 PN结及其单向导电性 半导体基础知识 1.什么是半导体 一、半导体 导体 如：金属 绝缘体 如：橡胶、云母、塑料等。 — 导电能力介于导体和绝缘体之。 半导体 2.半导体导电特性 掺入杂质则导电率增加几百倍 掺杂特性 半导体器件 温度增加使导电率大为增加 热敏特性 热敏器件 光照不仅使导电率大为增加还可以产生电动势 光敏特性 光敏器件 光电器件 常用的半导体材料有： 元素半导体：硅（Si）、锗（Ge） 化合物半导体：砷化镓（GaAs） 掺杂材料：硼(B)、磷(P) 本征半导体 5 等效电路由... text has been truncated due to evaluation version limitation. 本征半导体 常用的本征半导体 Si +14 2 8 4 Ge +32 2 8 18 4 +4 1.1.1 本征半导体 完全纯净、结构完整的半导体晶体。 纯度：99.9999999%，“九个9” 它在物理结构上呈单晶体形态。 完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结构的半导体称为本征半导体 将硅或锗材料提纯便形成单晶体，它的原子结构为共价键结构。 价电子 共价键 图 1.1.1　本征半导体结构示意图 二、本征半导体的晶体结构 当温度 T = 0 K 时，半导体不导电，如同绝缘体。 图 1.1.2　本征半导体中的 　　　　 自由电子和空穴 自由电子 空穴 T  自由电子和空穴使本征半导体具有导电能力，但很微弱。 　空穴相当于带正电的粒子，带电量与电子相等，符号相反；空穴的运动相当于电子的反方向运动 三、本征半导体中的两种载流子 （动画1-1） （动画1-2） 本征激发 复合 四、本征半导体中载流子的浓度 在一定温度下本征半导体中载流子的浓度是一定的，并且自由电子与空穴的浓度相等。 本征半导体中载流子的浓度公式： T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: n = p =1.43×1010/cm3 本征锗的电子和空穴浓度: 　　 n = p =2.38×1013/cm3 本征激发 复合 动态平衡 1. 半导体中两种载流子 带负电的自由电子 带正电的空穴 　　2. 本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现，　　　称为 电子 - 空穴对。 　　3. 本征半导体中自由电子和空穴的浓度用 ni 和 pi 　　　　　　表示，显然 ni = pi 。 　　4. 由于物质的运动，自由电子和空穴不断的产生又　　　不断的复合。在一定的温度下，产生与复合运动　　　会达到平衡，载流子的浓度就一定了。 　　5. 载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升　　　高，基本按指数规律增加。 小结：　 N型半导体 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +5 +5 在本征半导体中掺入五价元素如P。 自由电子是多子（杂质、热激发） 空穴是少子 （热激发） 由于五价元素很容易贡献电子，因此将其称为施主杂质。施主杂质因提供自由电子而带正电荷成为正离子 代表符号 P型半导体 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +3 +3 在本征半导体中掺入三价元素如B。 自由电子是少子（热激发） 空穴是多子 （杂质、热激发） 因留下的空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质 因而也称为受主杂质。 代表符号 $