半导体的基本知识教案.docx

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1、.第一章 半导体二极管1-1 半导体的根本学问教学目的：1、了解半导体导电性及特点。2、初步把握 PN 结的根本特性及非线性的实质。3、生疏二极管外形和电路符号，伏安特性和主要参数。4、了解特别功能的二极管及应用。教学重点、难点：教学重点：1半导体导电性及特点。2） PN 结的根本特性及非线性的实质3） 二极管外形和电路符号，伏安特性和主要参数。教学难点：二极管外形和电路符号，伏安特性和主要参数一、半导体的根本概念人们依据物质导电性能，通常将各种材料分为导体、绝缘体和半导体三大类。导电性能 良好的物质称为导体，例如金、银、铜、铝等金属材料。另一类是几乎不导电的物质称为绝缘体，例如瓷、橡胶、塑料

2、等材料。再一类是导电性能介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体，例如硅(Si)、锗(Ge)、砷化镓等都是半导体。纯洁半导体也叫本征半导体，这种半导体只含有一种原子，且原子按确定规律整齐排列。如常用半导体材料硅Si和锗Ge。在常温下，其导电力气很弱；在环境温度上升或有光照时，其导电力气随之增加。常常在本征半导体中掺入杂质，其目的不单纯是为了提高半导体的导电力气，而是想通过把握杂质掺入量的多少，来把握半导体的导电力气的强弱。在硅本征半导体中，掺入微量的五价元素(磷或砷)，就形成 N 型半导体。在硅本征半导体中，掺入微量的三价元素(铟或硼)，就形成 P 型半导体。二、PN 结及单向导电性1、当把一块

3、P 型半导体和一块N 型半导体用特别工艺紧.密结合时，在二者的交界面上会形成一个具有特别现象的薄层，这个薄层被称为PN 结。2、PN 结的单向导电性1PN 结加正向电压正向导通正极接区，负极接区，称“正向偏置”或正偏。PN 结加反向电压反向截止电源负极接区，正极接区，称“反向电压”或反偏。 结加正向电压导通，加反向电压截止，即结的单向导电性1- 半导体二极管一、二极管的构造、符号和分类1. 二极管的构造、符号晶体二极管是由一个 PN 构造成的，从 P 区引出的电极为二极管正极， N 区引出的电极为二极管负极，用管壳封装起来即成二极管。二极管的符号用表示.、二极管的分类表达书本上的表 二极管的命

4、名方法由五局部组成，见书本讲解我国半导体器件的型号是依据它的材料、性能、类别来命名的，一般半导体器件的型号由五局部组成。第一局部用阿拉伯数字表示器件的电极数目；其次局部用汉语拼音字母表示器件的材料和极性； 第三局部用汉语拼音字母表示器件的类型；第四局部用阿拉伯数字表示器件序号； 第五局部用汉语拼音字母表示规格号。二、二极管的伏安特性(1) 正向特性图中 OAB 段 当二极管两端所加的正向电压由零开头增大时，在正向电压比较小的围，正向电流很小，二极管呈现很大的电阻，如图中 OA 段，通常把这个围称为死区，相应的电压叫死区电压。硅二极管的死区电压为 0.5V 左右，锗二极管的死区电压约为0.10.

5、2V。 外加电压超过死区电压以后，二极管呈现很小的电阻，正向电流 ID 快速增加，这时二极管处于正向导通状态，如图中AB 段为导通区，此时管子两端电压降变化不大，该电压值称为正向压降(或管压降)，常温下硅管约为 0.60.7V，锗管约为 0.20.3V。(2) 反向特性 图中 OCD 段 当给二极管加反向电压时，所形成的反向电流是很小的，而且在很大围根本不随反向电压的变化而变化，即保持恒定。如曲线 OC 段称为反向截止区，此处的 IR 称为反向饱.和电流。 当反向电压大到确定数值 UBR 时，反向电流会急剧增大，如图中CD 段，这种现象称为反向击穿，相应的电压叫反向击穿电压。正常使用二极管时稳

6、压二极管除外，是不允许消灭这种现象的，由于击穿后电流过大将会使管子损坏。三、二极管的主要参数选择二极管时主要考虑以下三个参数；最大整流电流、最高反向工作电压、反向电流。1、最大整流电流 IFM是二极管允许通过的最大正向工作电流的平均值。照实际工作时的正向电流平均值超过此值，二极管的 PN 结可能会过分发热而损坏。2、最高反向工作电压 URM是二极管允许承受的反向工作电压的峰值。为了留有余量，通常标定的最高反向工作电压是反向击穿电压的一半或三分之一。3、反向漏电流 IR是在规定的反向电压和环境温度下测得的二极管反向电流值。这个电流值越小，二极管单向导电性能越好。硅是非金属，其反向漏电流较小，在纳

7、安数量级，而锗是金属，其反向漏电流较大，在微安数量级。表达书上例题四、二极管的识别与检测、识别可依据其外部标志来识别管脚极性、二极管的检测用指针式万用表判别二极管的极性和好坏。如图5.5 所示，将万用表拔至电阻档的R100或 R1K档。此时，万用表的红表笔接的是表电池的负极，黑表笔接的是表电池的正极。具体的测量方法是：将万用表的红、黑笔分别接在二极管的两端，测量此时的电阻.值。正常时，图a测得的正向电阻比较小几 K以下；图b测得的反向电阻比较大几百K。测得电阻值小的那一次，黑表笔接的是二极管的正极。假设测得二极管的正、反向电阻都很小，甚至于为零，说明管子部已短路。假设测得二极管的正、反向电阻都

8、很大，则说明管子部已断路。五、其他二极管1. 发光二极管发光二极管(简称 LED)的 PN 结工作在正向偏置状态。它是利用电信号变成光信号的一种半导体器件，它具有功耗低、体积小、工作牢靠等特点。2. 光敏二极管光敏二极管又称光电二极管，其 PN 结工作在反向偏置状态。目前使用最多的是硅Si光电二极管。3、变容二极管变容二极管的特性曲线及符号工作原理应用变容二极管的结电容主要由耗尽层引起。耗尽层无载流子，相当于平行板电容器两个极板间的介质，当 PN 结的面积确定时，结电容 Cj 与耗尽层的宽度成反比；当外加反向电压减小时，耗尽层变窄，Cj 增大，反之,Cj 减小。所以，变容二极管相当于用电压来把

9、握容量的可变电容，即压控电容。.课堂小结：1. 半导体中有两种载流子：电子和空穴。半导体的导电性是靠本征激发产生的电子-空穴对来实现的。常温下导电性很弱，但是它具有热敏特性、光照特性和掺杂特性，因而被广泛应用。2. 杂质半导体有两类：N 型半导体和 P 型半导体，N 型半导体中电子是多数载流子，空穴是少子；P 型半导体中空穴是多数载流子，电子是少子。PN 结的根本特性是单向导电性。3. 二极管是由一个 PN 结组成，所以具有单向导电性。二极管的伏安特性是非线性的，故称它是非线件。二极管的门坎电压也称死区电压，硅管约 0.5V，锗管约 0.2V；正向压降硅管约 0.7V，锗管约 0.3V。4. 特别二极管主要有稳压二极管、变容二极管、发光二极管、光电二极管等。稳压二极管是利用它的反向击穿时电压根本恒定不变，电流变化很大的特性，来实现稳压的。变容二极管是利用 PN 结电容随反向电压变化而变化来实现变容的,多用于调谐电路选取信号。发光二极管功能是将电信号转换为光信号。而光电二极管则是将光信号转换为电信号。作业：习题册第 1、2、3、4、5 页。.