7.1 半导体与PN结（课件）-高二《 电工电子技术与技能》同步教学（大连理工版）

项目7 项目目标 半导体电子元件的认识与应用 1.学习二极管、三极管和集成电路的种类、作用与标识方法。 2.了解二极管、三极管和集成电路的主要参数。 3.了解不同类型集成电路的作用。 项目7 【技能目标】 半导体电子元件的认识与应用 1. 能用目视法判断识别常见二极管、三极管和集成电路的种类，能正确叫出各种器件的名称。 2.会用万用表对各种二极管、三极管进行正确测量，并对其质量做出评价。 7.1 半导体与PN结 7.1.1 本征半导体 纯净的半导体被称为本征半导体。 目前用于制造半导体器件的材料主要有硅（Si）、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)和磷化铟(InP)等，其中以硅和锗最为常用。 硅和锗都是四价元素。 7.1 半导体与PN结 1．本征半导体中的两种载流子—电子和空穴 在室温下，本征半导体中的少数价电子因受热而获得能量，摆脱原子核的束缚，从共价键中挣脱出来，成为自由电子。与此同时，失去价电子的硅或锗原子在该共价键上留下了一个空位，这个空位称为空穴。电子与空穴是成对出现的，所以称为电子----空穴对。 自由电子带负电荷，空穴带正电荷，它们都对形成电流做出贡献，因此称自由电子为电子载流子，称空穴为空穴载流子。本征半导体在外电场的作用下，其电流为电子流与空穴流之和。 7.1 半导体与PN结 2．本征半导体的热敏特性和光敏特性 实验发现，本征半导体受热或光照后其导电能力大大增强。 这就是本征半导体的热敏特性和光敏特性。利用这种特性就可以做成各种热敏元件和光敏元件，在自动控制系统中有广泛的应用。 7.1 半导体与PN结 3．本征半导体的掺杂特性 实验发现，在本征半导体中掺入微量的其他元素，会使其导电能力大大加强。例如，在硅本征半导体中掺入百万分之一的其它元素，它的导电能力就会增加一百万倍。这就是半导体的掺杂特性。 掺入的微量元素称为杂质，掺入杂质后的本征半导体称为杂质半导体。杂质半导体有P型半导体和N型半导体两大类。 7.1 半导体与PN结 3．本征半导体的掺杂特性 实验发现，在本征半导体中掺入微量的其他元素，会使其导电能力大大加强。例如，在硅本征半导体中掺入百万分之一的其它元素，它的导电能力就会增加一百万倍。这就是半导体的掺杂特性。 掺入的微量元素称为杂质，掺入杂质后的本征半导体称为杂质半导体。杂质半导体有P型半导体和N型半导体两大类。 7.1 半导体与PN结 (1) P型半导体 在本征半导体中掺入三价元素，如硼（B）、铟（Iｎ）等，在半导体内就产生了大量空穴，这种半导体叫做P型半导体。 在P型半导体中，空穴是多数载流子，简称“多子”，电子是少数载流子，简称“少子”。但整个P型半导体是呈现电中性的。P型半导体是以空穴导电为主的半导体，所以它又称为空穴型半导体。 7.1 半导体与PN结 (2) N 型半导体 在本征半导体中掺入微量五价元素，如磷（P），砷（As）等，在半导体内会产生许多自由电子，这种半导体叫做Ｎ型半导体。 在 N 型半导体中，电子载流子数远大于空穴数，所以电子是 N 型半导体中的多子，空穴是N型半导体中的少子。但整个N型半导体是呈现电中性的。N型半导体是以电子导电为主的半导体，所以它又称为电子型半导体。 半导体中多子的浓度取决于掺入杂质的多少，少子的浓度与温度有密切的关系。 7.1 半导体与PN结 7.1.2 PN结 单纯的一块P型半导体或N型半导体，只能作为一个电阻元件来使用。但是如果把P型半导体和N型半导体通过一定的制作工艺结合起来就形成了PN结。 PN结是构成半导体二极管、半导体三极管、晶闸管 、集成电路等众多半导体器件的基础。 7.1 半导体与PN结 7.1.2 PN结 1． PN 结的形成 在一块完整的本征硅（或锗）片上，用不同的掺杂工艺使其一边形成 N 型半导体，另一边形成 P 型半导体，在这两种杂质半导体的交界面附近就会形成一个具有特殊性质的薄层，这个特殊的薄层就是PN 结。 7.1 半导体与PN结 7.1.2 PN结 2.PN结的单向导电特性 实验电路 结论： PN结加正向电压时导通，PN结加反向电压时截止，所以PN结具有单向导电性。 $$