第十七节 认识半导体《汽车电工电子基础》云南省（职教高考）交通运输类 知识点讲解

云南省（职教高考）交通运输类 知识点讲解 第十七节 认识半导体 【考情分析】 本小节对应考纲中“理解半导体的基本概念、分类及特性，掌握PN结的形成及单向导电性”要求，考试中每年固定出题2-3道，均为选择题。主要考查方向为：半导体的分类依据、三大特性的应用判断、N型与P型半导体的载流子类型、PN结的单向导电性，易错点集中在掺杂性的原理理解、PN结单向导电的条件区分，考生需重点记忆概念细节，避免混淆性失分。 【学习目标】 · 熟记导体、绝缘体、半导体的分类依据和定义，能区分常见物质的导电类型 · 掌握常见的半导体材料，理解半导体的热敏性、光敏性、掺杂性三大特性 · 理解本征半导体和杂质半导体的区别，掌握N型、P型半导体的形成原理及多数载流子 · 掌握PN结的形成过程，牢记PN结的单向导电性及应用条件 · 能准确区分半导体与导体、绝缘体的本质区别 【考点梳理】 1. 导体、绝缘体、半导体的分类依据及定义 分类依据：根据物质的导电能力（电阻率） 不同，可将物质分为导体、绝缘体和半导体。 导体定义：导电能力很强的物质，电阻率一般小于 10-6m，常见的有铜、铝、银等金属。 绝缘体定义：导电能力极差的物质，电阻率一般大于 1010m，常见的有橡胶、玻璃、塑料等。 半导体定义：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质，电阻率在 10-3～109 m之间，常见的有硅、锗等。 2. 常见的半导体材料及特性 常见材料：硅（Si） 和 锗（Ge） 是最常用的半导体材料，硅的应用范围最广，常用于制造集成电路；锗的导电性能优于硅，常用于制造高频器件。 基本特性：半导体的导电能力会随外界条件（温度、光照、杂质含量）的变化而发生显著变化，这是半导体区别于导体和绝缘体的核心特性。 3. 半导体的热敏性、光敏性、掺杂性三大特性 热敏性：半导体的电阻率随温度升高而显著减小的特性。温度每升高1℃，电阻率可减小百分之几到百分之几十，利用该特性可制成热敏电阻。 光敏性：半导体的电阻率随光照强度增加而显著减小的特性。光照越强，导电能力越强，利用该特性可制成光敏电阻、光电二极管等器件。 掺杂性：在纯净的半导体中掺入微量的特定杂质，其导电能力会急剧增强的特性。这是半导体最具实用价值的特性，利用该特性可制成不同类型的杂质半导体。 4. N型半导体的定义、形成原理及多数载流子 定义：在纯净的半导体（如硅）中掺入少量五价杂质（如磷、砷）后形成的半导体，称为N型半导体，也叫电子型半导体。 形成原理：五价杂质原子的最外层有5个价电子，与周围4个半导体原子形成共价键时，会多余1个价电子，这个电子不受共价键束缚，极易成为自由电子。 多数载流子：自由电子，少数载流子是空穴。 5. P型半导体的定义、形成原理及多数载流子 定义：在纯净的半导体（如硅）中掺入少量三价杂质（如硼、镓）后形成的半导体，称为P型半导体，也叫空穴型半导体。 形成原理：三价杂质原子的最外层有3个价电子，与周围4个半导体原子形成共价键时，会缺少1个价电子，从而形成一个空穴。 多数载流子：空穴，少数载流子是自由电子。 6. PN结的形成过程及定义 定义：通过特殊的制造工艺，将P型半导体和N型半导体在同一块半导体基片上紧密结合，在两者的交界面处形成的特殊带电薄层，称为PN结。 形成过程：P型半导体的多数载流子是空穴，N型半导体的多数载流子是自由电子，两者结合后，载流子会因浓度差发生扩散运动；扩散过程中，交界面处的正负电荷相互作用，形成内电场，内电场会阻碍载流子的扩散，最终扩散运动和内电场的阻碍作用达到动态平衡，形成稳定的PN结。 7. PN结的单向导电性及原理 单向导电性：PN结正向偏置时导通，反向偏置时截止的特性。 正向偏置：给PN结加正向电压，即P区接电源正极，N区接电源负极，此时内电场被削弱，载流子的扩散运动增强，形成较大的正向电流，PN结导通。 反向偏置：给PN结加反向电压，即P区接电源负极，N区接电源正极，此时内电场被增强，载流子的扩散运动被抑制，只有极微弱的反向电流，PN结截止。 8. 半导体与导体、绝缘体的区别 导电能力：导体导电能力最强，绝缘体最弱，半导体介于两者之间。 导电机制：导体靠自由电子导电；半导体靠自由电子和空穴两种载流子导电；绝缘体中几乎没有自由移动的载流子。 影响因素：导体的导电能力受温度影响较小（温度升高，电阻增大）；半导体的导电能力受温度、光照、杂质含量影响显著；绝缘体的导电能力几乎不受外界条件影响。 9. 本征半导体的定义、特点及常见类型 定义：完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。 特点：导电能力很弱，且受温度和光照影响较大；在绝对零度（-273.15℃）和无光照时，本征半导体的共价键完整，几乎没有自由载流子，相当于绝缘体。 常见类型：本征硅、本征锗。 10. 杂质半导体的定义、分类及应用 定义：在本征半导体中掺入微量的特定杂质后形成的半导体，称为杂质半导体。 分类：分为N型半导体和P型半导体两种类型。 应用：杂质半导体的导电能力可通过掺杂浓度精确控制，是制造二极管、三极管、集成电路等半导体器件的基础材料。 【例题】 1. 下列物质中，属于半导体的是（） A. 铜 B. 硅 C. 橡胶 D. 玻璃 答案：B 解析：铜是导体，橡胶和玻璃是绝缘体，硅是最常用的半导体材料之一，故选B。 2. 半导体的分类依据是（） A. 物质的颜色 B. 物质的硬度 C. 物质的导电能力 D. 物质的导热能力 答案：C 解析：根据物质的导电能力（电阻率）不同，可将物质分为导体、绝缘体和半导体，故选C。 3. 半导体的热敏性是指（） A. 温度升高，电阻率增大 B. 温度升高，电阻率显著减小 C. 温度降低，电阻率显著减小 D. 温度变化，电阻率不变 答案：B 解析：热敏性是指半导体的电阻率随温度升高而显著减小的特性，温度越高，导电能力越强，故选B。 4. N型半导体的多数载流子是（） A. 空穴 B. 自由电子 C. 正离子 D. 负离子 答案：B 解析：N型半导体是掺入五价杂质形成的，多数载流子是自由电子，少数载流子是空穴，故选B。 5. 形成PN结的必要条件是（） A. 将两块导体紧密结合 B. 将P型半导体和N型半导体紧密结合 C. 将两块绝缘体紧密结合 D. 将本征半导体和导体紧密结合 答案：B 解析：PN结是P型半导体和N型半导体在同一块基片上紧密结合，在交界面处形成的带电薄层，故选B。 6. 当PN结正向偏置时，其状态是（） A. 导通 B. 截止 C. 短路 D. 断路 答案：A 解析：PN结具有单向导电性，正向偏置（P区接正、N区接负）时导通，反向偏置时截止，故选A。 7. 本征半导体的特点是（） A. 导电能力很强 B. 导电能力很弱 C. 不受温度影响 D. 掺入杂质后导电能力不变 答案：B 解析：本征半导体完全纯净，导电能力很弱，且受温度和光照影响较大；掺入杂质后会形成杂质半导体，导电能力急剧增强，故选B。 8. 下列关于半导体导电机制的说法，正确的是（） A. 仅靠自由电子导电 B. 仅靠空穴导电 C. 靠自由电子和空穴两种载流子导电 D. 没有载流子，不导电 答案：C 解析：导体靠自由电子导电，绝缘体几乎没有载流子，半导体靠自由电子和空穴两种载流子导电，故选C。 【高考题实战】 1. 下列不属于半导体特性的是（） A. 热敏性 B. 光敏性 C. 掺杂性 D. 刚性 答案：D 解析：半导体的三大核心特性是热敏性、光敏性、掺杂性，刚性是材料的力学特性，不属于半导体的导电特性，故选D。 2. P型半导体的多数载流子是（） A. 自由电子 B. 空穴 C. 正离子 D. 负离子 答案：B 解析：P型半导体是掺入三价杂质形成的，多数载流子是空穴，少数载流子是自由电子，故选B。 3. 给PN结加反向电压时，下列说法正确的是（） A. 内电场被削弱 B. 扩散运动增强 C. 形成较大反向电流 D. PN结处于截止状态 答案：D 解析：PN结反向偏置时，内电场被增强，扩散运动被抑制，只有极微弱的反向电流，PN结处于截止状态，故选D。 4. 制造半导体器件的基础材料是（） A. 本征半导体 B. 杂质半导体 C. 导体 D. 绝缘体 答案：B 解析：杂质半导体的导电能力可通过掺杂浓度精确控制，是制造二极管、三极管等半导体器件的基础材料，故选B。 5. 下列关于半导体与导体区别的说法，错误的是（） A. 导体导电能力更强 B. 半导体靠两种载流子导电 C. 导体的导电能力受温度影响显著 D. 半导体的导电能力受杂质含量影响显著 答案：C 解析：导体的导电能力受温度影响较小（温度升高，电阻增大），半导体的导电能力受温度、光照、杂质含量影响显著，C选项说法错误，故选C。 6. 半导体的光敏性可应用于制造（） A. 热敏电阻 B. 光敏电阻 C. 电阻器 D. 电容器 答案：B 解析：热敏性用于制造热敏电阻，光敏性用于制造光敏电阻、光电二极管等器件，电阻器和电容器与光敏性无关，故选B。 7. 本征半导体在绝对零度且无光照时，其导电能力相当于（） A. 导体 B. 绝缘体 C. 杂质半导体 D. 超导体 答案：B 解析：绝对零度且无光照时，本征半导体的共价键完整，几乎没有自由载流子，导电能力极差，相当于绝缘体，故选B。 8. 关于杂质半导体的说法，正确的是（） A. 杂质半导体分为P型和N型两种 B. 掺入杂质后导电能力减弱 C. 杂质半导体只有一种载流子 D. 杂质半导体不能制造器件 答案：A 解析：杂质半导体分为P型和N型两种，掺入杂质后导电能力急剧增强，靠自由电子和空穴两种载流子导电，是制造半导体器件的基础，故选A。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $