第一章半导体器件的基础知识.pdf
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《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。
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