任务1.1 认识半导体（课件）-《电子技术基础》同步教学（人民邮电版）

项目1 认识常用电子元器件 任务1.1 认识半导体 任务1.2 认识二极管 任务1.3 认识三极管 项目导入 电子元器件是电子元件和小型机器、仪器的组成部分，其本身常由若干零件构成，可以在同类产品中通用。最常见的电子元器件有二极管、三极管等。 任务1.1 认识半导体 项目导入 1904年，爱迪生照明公司顾问约翰·安布罗斯·弗拉明发明了依靠热电子发射工作的二极管，开启了随后几十年间不同种类真空管技术的发展 任务1.1 认识半导体 项目导入 1906年，李·德福雷斯特发明了真空三极管，用来放大电话的声音电流。 任务1.1 认识半导体 项目导入 1947年，点接触型晶体管在贝尔实验室诞生了， 该器件能把音频信号放大100倍，外形比火柴棍短却要粗一些。这在电子元器件的发展史上翻开了新的一页。 任务1.1 认识半导体 项目导入 1950年，具有使用价值的锗合金型晶体管诞生。 任务1.1 认识半导体 项目导入 1954年，结型晶体管诞生了。 任务1.1 认识半导体 项目导入 到了20世纪60年代，半导体二极管成为主角。此后，各种性能优良的电子元器件相继出现，电子元器件逐步从真空管时代进入晶体管时代和大规模、超大规模集成电路时代。 任务1.1 认识半导体 项目导入 为了正确、有效地运用各种各样的电子元器件和半导体产品，相关工程技术人员需对半导体的独特性能、PN结的形成及其单向导电性有一定的认识和了解，对电子工程中常用的二极管、三极管的外部特性和主要技术参数也必须熟悉、快速掌握，从而在工程实际中能够正确使用二极管、三极管这些常见电子元器件，并在电子技术不断飞速发展的洪流中推动电子元器件的不断创新和发展。 了解本征半导体、P型和N型半导体的特征及PN结的形成过程；熟悉二极管的伏安特性、分类及用途；理解三极管的电流放大原理，掌握其输入和输出特性的分析方法；理解双极型和单极型三极管在控制原理上的区别；初步掌握工程技术人员必需具备的分析 电子电路的基本理论、基本知识 和基本技能。 学习目标 提出问题 什么叫半导体？半导体和导体、绝缘体有什么不同？本征半导体或杂质半导体能称之为半导体器件吗？PN结是如何形成的？半导体在当今世界有何用途？ 任务1.1 认识半导体 绕原子核高速旋转的核外电子带负电。 自然界的一切物质都是由分子、原子组成的。 原子又由一个带正电的原子核和在它周围高速旋转着的带有负电的电子组成。 正电荷 负电荷 = 原子结构中： 原子核 ＋ 原子核中有质子和中子， 其中质子带正电，中子不带 电。 1.1.1 导体、半导体和绝缘体 1. 导体 导体的最外层电子数通常是1~3个，且距原子核较远，因此受原子核的束缚力较小。由于温度升高、振动等外界的影响，导体的最外层电子就会获得一定能量，从而挣脱原子核的束缚而游离到空间成为自由电子。因此，导体在常温下存在大量的自由电子，具有良好的导电能力。常用的导电材料有银、铜、铝、金等。 原子核 ＋ 导体的特点： 内部含有大量的自由电子 2. 绝缘体 绝缘体的最外层电子数一般为6~8个，且距原子核较近，因此受原子核的束缚力较强而不易挣脱其束缚。 常温下绝缘体内部几乎不存在自由电子，因此导电能力极差或不导电。 常用的绝缘体材料有橡胶、云母、陶瓷等。 原子核 ＋ 绝缘体的特点： 内部几乎没有自由电子，因此不导电。 3. 半导体 半导体的最外层电子数一般为4个，常温下存在的自由电子数介于导体和绝缘体之间，因而在常温下半导体的导电能力也是介于导体和绝缘体之间。 常用的半导体材料有硅、锗、硒等。 原子核 ＋ 半导体的特点： 导电性能介于导体和绝缘体之间，但具有光敏性、热敏性和参杂性的独特性能，因此在电子技术中得到广泛应用。 金属导体的电导率一般在105s/cm量级；塑料、云母等绝 缘体的电导率通常是10-22~10-14s/cm量级；半导体的电导率 则在10-9~102s/cm量级。 半导体的导电能力虽然介于导体和绝缘体之间，但半导 体的应用却极其广泛，这是由半导体的独特性能决定的： 光敏性——半导体受光照后，其导电能力大大增强； 热敏性——受温度的影响，半导体导电能力变化很大； 掺杂性——在半导体中掺入少量特殊杂质，其导电 能力极大地增强； 半导体材料的独特性能是由其内部的导电机理所决定的。 1.1.2 半导体的独特性能 1.1.3 本征半导体 最常用的半导体为硅(Si)和锗(Ge)。它们的共同特征是四价 价元素，即每个原子最外层电子数为4个。 + + S