常用的半导体器件

常用半导体器件

电工与电子技术基础

华南理工大学电子与信息学院 第10章 常用半导体器件

第三部分 模拟电子电路

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华南理工大学电子与信息学院 第10章 常用半导体器件

第三部分第10章 常用半导体器件第11章 基本放大电路 第12章 集成运算放大电路

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华南理工大学电子与信息学院 第10章 常用半导体器件

第10章 常用半导体器件10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 半导体的导电特性 半导体二极管 半导体稳压管 半导体三极管 其他半导体器件简介

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第10章 常用半导体器件

10.1 半导体的导电特性10.1.1 半导体的导电特点自然界中的物质按其导电的能力分为三种: 导体: 很容易导电的物质。金属一般都是导体。 绝缘体:几乎不导电的物质。如橡皮、塑料和石英。 半导体:导电能力处于导体和绝缘体之间的物质。 如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。 返回

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第10章 常用半导体器件

半导体的导电特点: 1. 当受外界热和光的作用时，它的导电能力明 显增强。

2. 往纯净的半导体中掺入某些微量杂质，它的导 电能力就可增加几十万至几百万倍。

第一章 常用半导体器件

二、选择正确答案填入空内。

（1）PN结加正向电压时，空间电荷区将 A 。 A. 变窄 B. 基本不变 C. 变宽

（2）设二极管的端电压为U，则二极管的电流方程是 C 。 A. ISeU B. ISeUUT C. IS(eUUT－1)

（3）稳压管的稳压区是其工作在 C 。

A. 正向导通 B.反向截止 C.反向击穿

（4）当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为 B 。

A. 前者反偏、后者也反偏 B. 前者正偏、后者反偏 C. 前者正偏、后者也正偏 （5）UGS＝0V时，能够工作在恒流区的场效应管有 C 。 A. 结型管 B. 增强型MOS管 C. 耗尽型MOS管 三、写出图T1.3所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压UD＝0.7V。

图T1.3

解：UO1≈1.3V，UO2＝0，UO3≈－1.3V，UO4≈2V，UO5≈1.3V，UO6≈－2

第1章 常用半导体器件

一、判断题（正确打“√”，错误打“×”，每题1分）

1．在N型半导体中，如果掺入足够量的三价元素，可将其改型成为P型半导体。（ ） 2．在N型半导体中，由于多数载流子是自由电子，所以N型半导体带负电。（ ） 3．本征半导体就是纯净的晶体结构的半导体。（ ） 4．PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（ ）

5．使晶体管工作在放大状态的外部条件是发射结正偏，且集电结也是正偏。（ ） 6．晶体三极管的β值，在任何电路中都是越大越好。( ) 7．模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。( ) 8．稳压二极管正常工作时,应为正向导体状态。( ) 9．发光二极管不论外加正向电压或反向电压均可发光。( ) 10．光电二极管外加合适的正向电压时，可以正常发光。( ) 一、判断题答案：（每题1分） 1．√ ； 2．× ； 3．√； 4．√ ； 5．× ； 6．× ； 7．√ ； 8．×； 9．×； 10．×。

二、填空题（每题1分

第一章 常用半导体器件

自 测 题

一、判断下列说法是否正确，用“√”和“×”表示判断结果填入空内。 （1）在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。（ ）

（2）因为N型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。（ ） （3）PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（ ）

（4）处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。 （ ） （5）结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其RGS大的特点。（ ）

（6）若耗尽型N沟道MOS管的UGS大于零，则其输入电阻会明显变小。（ ）

解：（1）√ （2）× （3）√ （4）× （5）√ （6）×

二、选择正确答案填入空内。

（1）PN结加正向电压时，空间电荷区将 。 A. 变窄 B. 基本不变 C. 变宽 （2）设二极管的端电压为U，则二极管的电流方程是 。 A

第1章 常用半导体器件

一．选择题

1、 半导体导电的载流子是____C____，金属导电的载流子是_____A__。 A．电子 B．空穴 C．电子和空穴 Ｄ．原子核 2、 在纯净半导体中掺入微量3价元素形成的是___A_____型半导体。

A. P B. N C. PN D. 电子导电 3、 纯净半导体中掺入微量5价元素形成的是____B____型半导体。

A. P B. N C. PN D. 空穴导电

4、 N型半导体多数载流子是 B ，少数载流子是 A ；P型半导体中多数载流子是

A ，少数载流子是 B 。

A．空穴 B．电子 Ｃ．原子核 Ｄ．中子 5、 杂质半导体中多数载流子浓度取决于 D ，少数载流子浓度取于 B 。

A．反向电压的大小 B．环境温度 C．制作时间 D．掺入杂质的浓度 6、 PN结正向导通时，需外加一定的电压U，此时，电压U的正端应接PN结的 A ，

负端应接PN结 B 。 A

第1章 常用半导体器件

1.1 选择合适答案填入空内。

（1）在本征半导体中加入素可形成N型半导体，加入素可形成P型半导体。

A. 五价 B. 四价 C. 三价 （2）当温度升高时，二极管的反向饱和电流将 。 A. 增大 B. 不变 C. 减小

（3）工作在放大区的某三极管，如果当IB从12μA增大到22μA时，IC从1mA变为2mA，那么它的β约为 。

A. 83 B. 91 C. 100

（4）当场效应管的漏极直流电流ID从2mA变为4mA时，它的低频跨导gm将 。

A.增大 B.不变 C.减小

解：（1）A ，C （2）A （3）C （4）A

1.2 能否将1.5V的干电池以正向接法接到二极管两端？为什么？ 解：不能。因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系，当端电压为1.5V时，管子会因电流过大而烧坏。

1.3 电路如图P1.3所示，已知ui＝10sinωt(v)，试画出ui与uO的波形。设二极管正向导通电压可忽略不计。

图P1.3

第一章 常用半导体器件

第一节 半导体的基本知识

一、填空题：

1、根据导电能力来衡量，自然界的物质可以分为 、 、和 三类。 2、常用的半导体材料是 和 ，它们都是 价元素。

3、半导体中导电的不仅有 ，而且还有 ，这是半导体区别于导体导电的重要特征。

4、掺杂半导体中多数载流子的浓度主要取决于 ，而少数载流子的浓度与 有很大的关系。

5、半导体按导电类型分为 型半导体和 型半导体。

6、P型半导体的多数载流子是 ，少数载流子是 ；N型半导体的多数载流子是 ，少数载流子是 。

7、PN结又叫 层， 层，也叫 区。

8、PN结正偏时，P区接电源的 极，N区接电源的 极；PN结反偏时，P区接电源的 极，N区接电源的 极。 9、PN结具有 性能，即加正向电压时PN结 ，加反向电压时的PN结间 。 二、判断题（正确的在括号内打“√”，错误的打

雪崩击穿

电子和空穴受到强电场作用，向相反的方向加速运动，获得很大的动能和很高的速度，就会发生碰撞电离，产生电子—空穴对。 电子和空穴还会继续发生碰撞，产生下一代载流子。如此继续下去，载流子的数量大量增加，这种产生载流子的方式称为载流子的倍增。 当反向电压增大到一数值时，载流子的倍增如同雪崩现象一样，载流子迅速增多，使反向电压急剧增大，从而产生了PN结的击穿，称为雪崩击穿。 缓变基区的自建电场（NPN晶体管）

缓变基区晶体管的基区存在杂质浓度梯度，基区的多数载流子（空穴）相应具有相同的浓度分布梯度，这将导致杂质向浓度低的方向扩散，空穴一旦离开，基区的电中性将被破坏。为了维持电中性，必然在基区中产生一个电场，使空穴反方向的漂移运动来抵消空穴的扩散运动，这个电场称为缓变基区的自建电场。 JFET的本征夹断电压UP0

当栅压UGS增至耗尽层宽度时，成为全沟道夹断，沟道电导下降为零，定义使导电沟道消失所加的栅-源电压为夹断电压UP，此时，栅结上相应总电势差称为本征夹断电压UP0。 简要说明平衡PN结的空间电荷区是如何形成的（5分）。

P型和N型半导体接触，由于在界面处存在着电子和空穴的浓度差，N区中的电子要向P区扩散，P区中的空穴要向N区扩散。这样

课 题 授课班级 1．掌握PN结单向导电性。 2．掌握二极管的电压、电流关系和主要参数。 3．学会二极管的简单测试。 4．了解二极管的原理及参数。 1．PN结单向导电性、二极管的电压、电流关系和主要参数。 2．二极管简单测试。 第十章 常用半导体器件 第一节 二极管 课 型 授课时数 新课 2 教学目标 教学重点 教学难点 二极管的伏安特性。 学情分析 教学效果 教后记 144

Ａ、复习 新授课 B、新授课 万用表的使用。 第一节 二极管 一、半导体简介 1．自然界中不同导电性能的三种物质 （1）导体：导电性能良好的物质，如银、铜、铁等。 （2）绝缘体：几乎不能导电的物质，如塑料、橡胶、陶瓷等。 （3）半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间，如锗、硅、砷化镓等。 2．导电能力差异的原因 物质内部结构的不同： （1）导体 内有大量自由电子，自由电子定向运动形成电流。 （2）绝缘体 内含极少自由电子，表现为绝缘性。 （3）半导体 导电能力介于二者之间，伴随掺入杂质、输入电压（或电流）、温度和光照等条件发生很大变化。 根据半导体的特点，制成多种电子元器件，如二极管、三极管、晶闸管等。 二、

雪崩击穿

电子和空穴受到强电场作用，向相反的方向加速运动，获得很大的动能和很高的速度，就会发生碰撞电离，产生电子—空穴对。 电子和空穴还会继续发生碰撞，产生下一代载流子。如此继续下去，载流子的数量大量增加，这种产生载流子的方式称为载流子的倍增。 当反向电压增大到一数值时，载流子的倍增如同雪崩现象一样，载流子迅速增多，使反向电压急剧增大，从而产生了PN结的击穿，称为雪崩击穿。 缓变基区的自建电场（NPN晶体管）

缓变基区晶体管的基区存在杂质浓度梯度，基区的多数载流子（空穴）相应具有相同的浓度分布梯度，这将导致杂质向浓度低的方向扩散，空穴一旦离开，基区的电中性将被破坏。为了维持电中性，必然在基区中产生一个电场，使空穴反方向的漂移运动来抵消空穴的扩散运动，这个电场称为缓变基区的自建电场。 JFET的本征夹断电压UP0

当栅压UGS增至耗尽层宽度时，成为全沟道夹断，沟道电导下降为零，定义使导电沟道消失所加的栅-源电压为夹断电压UP，此时，栅结上相应总电势差称为本征夹断电压UP0。 简要说明平衡PN结的空间电荷区是如何形成的（5分）。

P型和N型半导体接触，由于在界面处存在着电子和空穴的浓度差，N区中的电子要向P区扩散，P区中的空穴要向N区扩散。这样