中職教育二年級(jí)上學(xué)期裝備制造大類《半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)》教學(xué)課件

半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)目錄學(xué)習(xí)目標(biāo)1學(xué)習(xí)內(nèi)容2學(xué)習(xí)小結(jié)3微習(xí)題4學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1.能描述本征半導(dǎo)體2.能描述N型、P型半導(dǎo)體3.能描述PN結(jié)的形成與特性思政目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生樹立科技興國(guó)的責(zé)任感；培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。技能目標(biāo)：會(huì)分析PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴?本征半導(dǎo)體

雜質(zhì)半導(dǎo)體PN結(jié)的形成與特性學(xué)習(xí)內(nèi)容2最外層電子稱為價(jià)電子。原子核對(duì)價(jià)電子的束縛力弱。電子容易掙脫原子核的束縛成為自由電子。物質(zhì)的導(dǎo)電能力由物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定。導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很強(qiáng)。如銅、銀、鋁等導(dǎo)體：絕緣體：半導(dǎo)體：絕緣體幾乎不導(dǎo)電。如塑料、橡膠、陶瓷等。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間。常用的半導(dǎo)體材料有硅、鍺、砷化鎵等。（一）本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)一、本征半導(dǎo)體不含雜質(zhì)的純凈半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。硅原子最外層有四個(gè)價(jià)電子，一個(gè)硅原子與周圍的四個(gè)硅原子組成四對(duì)共用價(jià)電子形成共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)中每個(gè)單晶體硅原子最外層有8個(gè)電子。本征半導(dǎo)體在絕對(duì)零度、沒有光照時(shí)不導(dǎo)電，相當(dāng)于絕緣體。（二）本征半導(dǎo)體的特性本征半導(dǎo)體受熱或者被光照產(chǎn)生電子-空穴對(duì)的現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。一、本征半導(dǎo)體（二）本征半導(dǎo)體的特性空穴因?yàn)槭ル娮佣鴰д姡鼤?huì)吸引其它的價(jià)電子來填補(bǔ)自己的空穴，這樣就會(huì)產(chǎn)生新的空穴。當(dāng)電子向一個(gè)方向連續(xù)填補(bǔ)空穴時(shí)，相當(dāng)于帶正電的空穴向相反的方向移動(dòng)，電子與空穴向相反方向運(yùn)動(dòng)，形成同一方向的電流。一、本征半導(dǎo)體（二）本征半導(dǎo)體的特性一、本征半導(dǎo)體（二）本征半導(dǎo)體的特性溫度升高使半導(dǎo)體導(dǎo)電性增強(qiáng)的現(xiàn)象稱為半導(dǎo)體的熱敏性。根據(jù)熱敏特性可制作熱敏元件熱敏特性：光敏特性：摻雜特性：光照使半導(dǎo)體導(dǎo)電性增強(qiáng)的現(xiàn)象稱為半導(dǎo)體的光敏性。根據(jù)光敏特性可制作光敏器件在本征半導(dǎo)體內(nèi)摻入特殊的微量元素能使導(dǎo)電性猛增的現(xiàn)象稱為半導(dǎo)體的摻雜性！根據(jù)摻雜特性可制作雜質(zhì)半導(dǎo)體。一、本征半導(dǎo)體二、雜質(zhì)半導(dǎo)體五價(jià)元素磷（一）N型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入微量的五價(jià)元磷(P)，磷原子在與相鄰的四個(gè)硅（或鍺）原子組成共價(jià)鍵時(shí)，因多一個(gè)價(jià)電子而成為自由電子。每摻入一個(gè)磷原子就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)自由電子，這種雜質(zhì)半導(dǎo)體受熱激發(fā)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生電子－空穴對(duì)，但這種雜質(zhì)半導(dǎo)體中自由電子數(shù)量大大超過空穴，主要靠電子導(dǎo)電，稱為電子半導(dǎo)體，簡(jiǎn)稱N型半導(dǎo)體。二、雜質(zhì)半導(dǎo)體（二）P型半導(dǎo)體三價(jià)元素硼在本征半導(dǎo)體中摻入微量的三價(jià)元素硼（B），硼原子在與相鄰的四個(gè)硅（鍺）原子組成共價(jià)鍵時(shí)，因少一個(gè)價(jià)電子而形成一個(gè)空穴。每摻入一個(gè)硼原子就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)空穴，主要靠空穴導(dǎo)電，稱為空穴半導(dǎo)體，簡(jiǎn)稱P型半導(dǎo)體。多子：空穴多子：自由電子少子：自由電子少子：空穴N型與P型半導(dǎo)體通稱雜質(zhì)半導(dǎo)體,雜質(zhì)半導(dǎo)體中濃度較高的載流子簡(jiǎn)稱多子，濃度較低的載流子簡(jiǎn)稱少子。多數(shù)載流子的濃度由摻雜決定，少數(shù)載流子的濃度由溫度決定。二、雜質(zhì)半導(dǎo)體三、PN結(jié)的形成與特性（一）PN結(jié)的形成多子：空穴多子：自由電子P區(qū)與N區(qū)中的多數(shù)載流子因濃度差而向?qū)Ψ綌U(kuò)散，即P區(qū)中的多子空穴向N區(qū)擴(kuò)散，N區(qū)中的多子自由電子向P區(qū)擴(kuò)散。三、PN結(jié)的形成與特性（一）PN結(jié)的形成多子：空穴多子：自由電子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)三、PN結(jié)的形成與特性（一）PN結(jié)的形成負(fù)離子正離子多子擴(kuò)散的結(jié)果是在P區(qū)與N區(qū)交界面附近的電子與空穴很快復(fù)合掉。并在交界面附近的P區(qū)形成帶負(fù)電且不能移動(dòng)的負(fù)離子，在交界面附近的N區(qū)形成帶正電且不能移動(dòng)的正離子。內(nèi)電場(chǎng)E空間電荷區(qū)三、PN結(jié)的形成與特性（一）PN結(jié)的形成負(fù)離子正離子不能移動(dòng)的正負(fù)離子在交界面兩側(cè)形成空間電荷區(qū)，產(chǎn)生一個(gè)由N區(qū)指向P區(qū)的內(nèi)電場(chǎng)?？臻g電荷區(qū)越厚，內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)。阻擋層三、PN結(jié)的形成與特性（一）PN結(jié)的形成空間電荷區(qū)產(chǎn)生的內(nèi)電場(chǎng)阻礙多子擴(kuò)散，因此空間電荷區(qū)又稱阻擋層內(nèi)電場(chǎng)E耗盡層三、PN結(jié)的形成與特性（一）PN結(jié)的形成空間電荷區(qū)中的多子因擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)耗盡，沒有可以移動(dòng)的載流子，因此又稱為耗盡層。三、PN結(jié)的形成與特性（一）PN結(jié)的形成少子：自由電子少子：空穴擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)飄移運(yùn)動(dòng)少子由濃度低的區(qū)域向濃度高的區(qū)域進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)稱為漂移。PN結(jié)三、PN結(jié)的形成與特性（一）PN結(jié)的形成擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使空間電荷區(qū)逐漸加寬，內(nèi)電場(chǎng)逐漸加強(qiáng)。飄移運(yùn)動(dòng)使空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場(chǎng)減弱。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與飄移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，在P區(qū)與N區(qū)交界面兩側(cè)就形成一個(gè)穩(wěn)定寬度的空間電荷區(qū)即PN結(jié)。在無外電場(chǎng)或其它因素激發(fā)時(shí)，空間電荷區(qū)的寬度是穩(wěn)定的，PN結(jié)處于平衡狀態(tài)。三、PN結(jié)的形成與特性（一）PN結(jié)的形成（二）PN結(jié)的單向?qū)щ娦?、PN結(jié)正偏導(dǎo)通當(dāng)PN結(jié)的P區(qū)接電源的正極，N區(qū)接電源的負(fù)極時(shí)，稱PN結(jié)加正向電壓，簡(jiǎn)稱正偏。

PN結(jié)正向偏置導(dǎo)通，PN結(jié)正向偏置時(shí)呈低阻抗?fàn)顟B(tài)。類似一個(gè)閉合的開關(guān)PN結(jié)三、PN結(jié)的形成與特性（二）PN結(jié)的單向?qū)щ娦?.PN結(jié)反偏截止將P區(qū)接電源的負(fù)極，N區(qū)接電源的正極，稱為PN結(jié)反向偏置，簡(jiǎn)稱PN結(jié)反偏。PN結(jié)反偏截止，PN結(jié)反偏時(shí)呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，類似一個(gè)斷開的開關(guān)PN結(jié)三、PN結(jié)的形成與特性（二）PN結(jié)的單向?qū)щ娦匀?、PN結(jié)的形成與特性學(xué)習(xí)小結(jié)1.半導(dǎo)體具有熱敏性、光敏性和摻雜性！2.在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)元素得到N型半導(dǎo)體，摻入三價(jià)元素得到P型半導(dǎo)體。3.PN結(jié)是多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與少子漂移運(yùn)動(dòng)形成的一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的空間電荷區(qū)，又稱阻擋層或耗盡層。4.PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?，正偏?dǎo)通反偏截止！5.PN結(jié)正偏時(shí)呈低阻抗?fàn)顟B(tài)，類似一個(gè)閉合的開關(guān)。PN結(jié)反偏時(shí)呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，類似一個(gè)斷開的開關(guān)。PN結(jié)具有開關(guān)特性！3微習(xí)題1.本征半導(dǎo)體具有（

）、（

）、和（

）等三大特性。2.在本征半導(dǎo)體中摻入微量的五價(jià)元素可以得到（

）型半導(dǎo)體。在本征半導(dǎo)體中摻入微量的三價(jià)元素可以得到（

）型半導(dǎo)體。參考答案：1.熱敏特性，光敏特性，摻雜特性2.N，P

4微習(xí)題3.PN結(jié)的P區(qū)接電源的（）極，N區(qū)接電源的（）極時(shí)，稱PN結(jié)加正向電壓，簡(jiǎn)稱正偏。4.PN結(jié)正偏時(shí)呈（）阻抗?fàn)顟B(tài)，類似一個(gè)閉合的開關(guān)。PN結(jié)反偏時(shí)呈（）阻抗?fàn)顟B(tài)，類似一個(gè)斷開的開關(guān)。PN結(jié)具有（）特性！

參考答案：3.正，

負(fù)