第一章半导体器件的基础知识.pdf

《第一章半导体器件的基础知识》 半导体器件在现代电子技术中占据着核心地位，它们的性质和工作原理是理解和设计各种电子设备的基础。本章主要涵盖了半导体的基本概念、半导体材料、半导体器件如二极管和三极管的工作原理及特性。 1. 半导体的分类：自然界中的物质依据导电能力分为导体、半导体和绝缘体三类。半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，其导电能力会受到温度、光照、杂质和电场等因素的影响。 2. 半导体材料：常见的半导体材料有硅（Si）和锗（Ge）。这两种元素在纯净状态下都是四价，能形成稳定的共价键，因此在一定条件下可表现出半导体特性。 3. 载流子：半导体中的载流子是电子和空穴。在本征半导体中，电子和空穴的数量大致相等。当半导体被掺杂时，载流子数量会发生改变。 4. N型半导体与P型半导体：N型半导体中含有大量的自由电子，主要靠电子导电；P型半导体则含有大量空穴，主要靠空穴导电。 5. PN结：P型半导体与N型半导体紧密结合，形成PN结。PN结具有单向导电性，即电流只能从P区流向N区，而不能反向流动。 6. PN结特性：PN结的特性体现在其反向截止和正向导通的特性。反向偏置时，PN结的反向电流很小；正向偏置时，当电压超过一定阈值（死区电压），电流会急剧增大，二极管开始导通。 7. 二极管符号：半导体二极管的电路符号由一个箭头表示电流方向，箭头指向代表电流正向导通的方向。 8. 二极管的特性：二极管的反向电压增加到一定值时，会出现反向击穿，反向电流骤增。二极管的核心是一个PN结，具有单向导电性，可用作整流、稳压、开关等。 9. 二极管种类：根据结构和用途，二极管有普通二极管、稳压二极管、发光二极管等。 10. 三极管：半导体三极管是电流放大器件，其核心是两个互相联系的PN结，分为NPN型和PNP型。三极管有三个电极——基极（B）、发射极（E）和集电极（C）。 11. 三极管的工作模式：三极管有截止、放大和饱和三种工作状态。截止时，基极电流很小，集电极电流近似为零；放大时，基极电流微小变化会引起集电极电流较大变化；饱和时，集电极电流不再受基极电流控制。 12. 三极管应用：三极管广泛应用于放大电路、开关电路、逻辑电路等领域。 13. 场效晶体管：场效晶体管（FET）是另一种半导体器件，分为JFET（结型场效晶体管）和MOSFET（金属-氧化物-半导体场效晶体管）。它们利用栅极电压控制源极和漏极之间的电流，是电压控制型器件。 14. 杂质掺杂：半导体掺杂是为了改变其导电性质，通过掺入杂质原子，如硼或磷，可分别形成P型和N型半导体，增加载流子数量。 15. 参数与特性：半导体器件的性能参数包括电流放大系数、截止频率、最大耗散功率等，这些参数决定了器件在实际电路中的应用。 半导体器件的基础知识涉及材料性质、载流子、PN结、二极管和三极管的工作原理等。掌握这些基础知识是理解电子技术中更复杂电路和系统的关键。