半導(dǎo)體基本知識教案

精選文檔精選文檔PAGE6精選文檔第一章半導(dǎo)體二極管

1-1半導(dǎo)體的基本知識

教課目標(biāo)：

1、認(rèn)識半導(dǎo)體導(dǎo)電性及特色。

2、初步掌握PN結(jié)的基本特征及非線性的實(shí)質(zhì)。

3、熟習(xí)二極管外形和電路符號，伏安特征和主要參數(shù)。

4、認(rèn)識特別功能的二極管及應(yīng)用。

教課要點(diǎn)、難點(diǎn)：

教課要點(diǎn)：1）半導(dǎo)體導(dǎo)電性及特色。

2）PN結(jié)的基本特征及非線性的實(shí)質(zhì)

3）二極管外形和電路符號，伏安特征和主要參數(shù)。

教課難點(diǎn)：二極管外形和電路符號，伏安特征和主要參數(shù)

一、半導(dǎo)體的基本觀點(diǎn)

噲賚彌咼轉(zhuǎn)聳賃兌腡騭餒蘚閬倆飪。人們依據(jù)物質(zhì)導(dǎo)電性能，往常將各樣資料分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體三大類。導(dǎo)電性能優(yōu)秀的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，比如金、銀、銅、鋁等金屬資料。另一類是幾乎不導(dǎo)電的物質(zhì)稱為絕

喲鬧攤亞麗欖躦鈰經(jīng)寶蠶訴齲艙劌。緣體，比如陶瓷、橡膠、塑料等資料。再一類是導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體，比如硅(Si)、鍺(Ge)、砷化鎵等都是半導(dǎo)體。

純凈半導(dǎo)體也叫本征半導(dǎo)體，這類半導(dǎo)體只含有一種原子，且原子按必定規(guī)律齊整擺列。如常用半導(dǎo)體資料硅（Si）和鍺（Ge）。在常溫下，其導(dǎo)電能力很弱；在環(huán)境溫度高升或有光照時(shí)，其導(dǎo)電能力隨之加強(qiáng)。

產(chǎn)鴯蓮雜縮訥絕聹燙顴厲崍諱紂齷。經(jīng)常在本征半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)，其目的不純真是為了提升半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力，而是想經(jīng)過控制雜質(zhì)摻入量的多少，來控制半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱。

在硅本征半導(dǎo)體中，摻入微量的五價(jià)元素(磷或砷)，就形成N型半導(dǎo)體。

在硅本征半導(dǎo)體中，摻入微量的三價(jià)元素(銦或硼)，就形成P型半導(dǎo)體。

二、PN結(jié)及單導(dǎo)游電性

1、當(dāng)把一塊P型半導(dǎo)體和一塊N型半導(dǎo)體用特別工藝緊

密聯(lián)合時(shí)，在兩者的交界面上會形成一個(gè)擁有特別現(xiàn)象的薄

層，這個(gè)薄層被稱為PN結(jié)。銖勻賬窯鏤繯愴釩欽鶴雞鍺膩鶩協(xié)。

2、PN結(jié)的單導(dǎo)游電性

1）PN結(jié)加正向電壓――正導(dǎo)游通

正極接Ｐ區(qū)，負(fù)極接Ｎ區(qū)，稱“正向偏置”或正偏。

２）PN結(jié)加反向電壓――反向截止

陣籠換憑贛災(zāi)雜饃進(jìn)蠷錈籬鍥齷儼。電源負(fù)極接Ｐ區(qū)，正極接Ｎ區(qū)，稱“反向電壓”或反偏。

ＰＮ結(jié)加正向電壓導(dǎo)通，加反向電壓截止，即ＰＮ結(jié)的――單導(dǎo)游電性

1-２半導(dǎo)體二極管

一、二極管的構(gòu)造、符號和分類

1.二極管的構(gòu)造、符號

晶體二極管是由一個(gè)PN構(gòu)造成的，從

極為二極管負(fù)極，用管殼封裝起來即成二極管。

P區(qū)引出的電極為二極管正極，

N區(qū)引出的電

二極管的符號用Ｖ表示

２、二極管的分類

敘述書籍上的表１－２

二極管的命名方法

由五部分構(gòu)成，見書籍Ｐ４解說

我國半導(dǎo)體器件的型號是依據(jù)它的資料、性能、類型來命名的，一般半導(dǎo)體器件的型號由五部分構(gòu)成。

繹襠況廠狽個(gè)車颯試韻槳燈擾濰欞。第一部分——用阿拉伯?dāng)?shù)字表示器件的電極數(shù)目；

第二部分——用漢語拼音字母表示器件的資料和極性；

第三部分——用漢語拼音字母表示器件的種類；

第四部分——用阿拉伯?dāng)?shù)字表示器件序號；

第五部分——用漢語拼音字母表示規(guī)格號。

二、二極管的伏安特征

正向特征（圖中OAB段）

當(dāng)二極管兩頭所加的正向電壓由零開始增大時(shí)，在正向電壓比較小的范圍內(nèi)，正向電流很小，二

極管體現(xiàn)很大的電阻，如圖中OA段，往常把這個(gè)范

傷尷錙傴絨鐳羋陽鹵潷濁樅鴯遜獵。圍稱為死區(qū)，相應(yīng)的電壓叫死區(qū)電壓。硅二極管的死

區(qū)電壓為左右，鍺二極管的死區(qū)電壓約為～。

②外加電壓超出死區(qū)電壓此后，二極管體現(xiàn)很小

的電阻，正向電流ID快速增添，這時(shí)二極管處于正向

導(dǎo)通狀態(tài)，如圖中AB段為導(dǎo)通區(qū)，此時(shí)管子兩頭電壓降變化不大，該電壓值稱為正向壓降

(或管壓降)，常溫下硅管約為～，鍺管約為～。

反向特征（圖中OCD段）

當(dāng)給二極管加反向電壓時(shí)，所形成的反向電流是很小的，并且在很大范圍內(nèi)基本不

隨反向電壓的變化而變化，即保持恒定。如曲線OC段稱為反向截止區(qū)，此處的IR稱為反向飽和電流。

②當(dāng)反向電壓大到必定數(shù)值UBR時(shí)，反向電流會急劇增大，如圖中CD段，這類現(xiàn)象鏞顢憊畢悵諾牘緇頒噲掄勢嘸丟鱧。

稱為反向擊穿，相應(yīng)的電壓叫反向擊穿電壓。正常使用二極管時(shí)（穩(wěn)壓二極管除外），是不

同意出現(xiàn)這類現(xiàn)象的，由于擊穿后電流過大將會使管子破壞。

三、二極管的主要參數(shù)

選擇二極管時(shí)主要考慮以下三個(gè)參數(shù)；最大整流電流、最高反向工作電壓、反向電流。

1、最大整流電流IFM

是二極管同意經(jīng)過的最大正向工作電流的均勻值。照實(shí)質(zhì)工作時(shí)的正向電流均勻值超出

此值，二極管內(nèi)的PN結(jié)可能會過散發(fā)熱而破壞。

攝薊頎鄒韙減慳攛攤闋鏜獎環(huán)騍獻(xiàn)。2、最高反向工作電壓URM

是二極管同意承受的反向工作電壓的峰值。為了留有余量，往常標(biāo)定的最高反向工作電

壓是反向擊穿電壓的一半或三分之一。

瀅訌巹壓鏟嘜癇蓮鱟饃鄴鷓紅壚鰭。3、反向漏電流IR

是在規(guī)定的反向電壓和環(huán)境溫度下測得的二極管反向電流值。這個(gè)電流值越小，二極管

單導(dǎo)游電性能越好。

硅是非金屬，其反向漏電流較小，在納安數(shù)目級，而鍺是金屬，其反向漏電流較大，在

微安數(shù)目級。

敘述書上例題１－１

四、二極管的辨別與檢測

１、辨別

可依據(jù)其外面標(biāo)記來辨別管腳極性

２、二極管的檢測

用指針式萬用表鑒別二極管

的極性和利害。如下圖，將萬用

表拔至電阻檔的R×100Ω或R×

1KΩ檔。此時(shí)，萬用表的紅表筆接

的是表內(nèi)電池的負(fù)極，黑表筆接的

是表內(nèi)電池的正極。詳細(xì)的丈量方

法是：將萬用表的紅、黑筆分別接

在二極管的兩頭，丈量此時(shí)的電阻

值。正常時(shí)，圖（a）測得的正向電阻比較?。◣譑Ω以下）；圖（b）測得的反向電阻比較

大（幾百KΩ）。測得電阻值小的那一次，黑表筆接的是二極管的正極。傘擯鄆諳糶畫決憶麥諫鈽猙盤經(jīng)見。

假如測得二極管的正、反向電阻都很小，甚至于為零，表示管子內(nèi)部已短路。

假如測得二極管的正、反向電阻都很大，則表示管子內(nèi)部已斷路。

五、其余二極管

1.發(fā)光二極管

發(fā)光二極管(簡稱LED)的PN結(jié)工作在正向偏置狀態(tài)。它

是利用電信號變?yōu)楣庑盘柕囊环N半導(dǎo)體器件，它擁有功耗低、

閘癰賾備責(zé)謫凍蘿鴻誹銥麥髏嚕礴。體積小、工作靠譜等特色。

2.光敏二極管

光敏二極管又稱光電二極管，其PN結(jié)工作在反向偏置狀態(tài)。

當(dāng)前使用最多的是硅（Si）光電二極管。

嘔鬩釕礫倫鱈摑鈉幃愾熱婦奐紜鱔。3、變?nèi)荻O管

變?nèi)荻O管的特征曲線及符號

工作原理

應(yīng)用

變?nèi)荻O管的結(jié)電容主要由耗盡層惹起。耗盡層內(nèi)無載流子，相當(dāng)于平行板電容器兩個(gè)極板間的介質(zhì)，當(dāng)PN結(jié)的面積一準(zhǔn)時(shí)，結(jié)電容Cj與耗盡層的寬度成反比；當(dāng)外加反向電壓減小時(shí)，耗盡層變窄，Cj增大，反之,Cj減小。因此，變?nèi)荻O管相當(dāng)于用電壓來控制容量的可變電容，即壓控電容。鍺熗叢襯曄煥諫幟績峴輕錸摯銣飾。

講堂小結(jié)：

1.半導(dǎo)體中有兩種載流子：電子和空穴。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性是靠本征激發(fā)產(chǎn)生的電子

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空穴對來實(shí)現(xiàn)的。常溫下導(dǎo)電性很弱，可是它擁有熱敏特征、

光照特征和混雜特征，因此被

寬泛應(yīng)用。

雜質(zhì)半導(dǎo)體有兩類：N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體，N型半導(dǎo)體中電子是多半載流子，

空穴是少子；P型半導(dǎo)體中空穴是多半載流子，電子是少子。PN結(jié)的基本特征是單導(dǎo)游電

譜懌謖羅瀝鳳斃幬裊謎崳綬諑鱧嚕。性。

二極管是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，因此擁有單導(dǎo)游電性。二極管的伏安特征是非線性的，

故稱它是非線性器件。二極管的門檻電壓（也稱死區(qū)電壓），硅管約，鍺管約；正向壓降硅管約，鍺管約。

塢棖齏賕巰嘮閨項(xiàng)纘嬤記棧緞褻嬌。特別二極管主要有穩(wěn)壓二極管、變?nèi)荻O管、發(fā)光二極管、光電二極管等。穩(wěn)壓二極管是利