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中职电子技术教案概要.doc
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中职电子技术教案概要.doc
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工程一半导体的根底知识
一、 半导体:
1、半导体的导电性介于导体与绝缘体之间。
2、导体:
3、绝缘体
二、本征半导体
1、本征半导体:纯洁晶体构造的半导体我们称之为本征半导体。常用的半导体材料有:硅
和锗。它们都是四价元素,原子构造的最外层轨道上有四个价电子,当把硅或锗制成晶体
时,它们是靠共价键的作用而严密联系在一起。
2、空穴:共价键中的一些价电子由于热运动获得一些能量,从而摆脱共价键的约束成为自由
电子,同时在共价键上留下空位,我们称这些空位为空穴,它带正电。
3、空穴电流: 在外电场作用下,自由电子产生定向移动,形成电子电流;同时价电子也按一
定的向一次填补空穴,从而使空穴产生定向移动,形成空穴电流。在晶体中存在两种载流
子,即带负电自由电子和带正电空穴,它们是成对出现的。
三:杂质半导体
1、杂质半导体:在本征半导体中两种载流子的浓度很低,因此导电性很差。我们向晶体中有
控制的掺入特定的杂质来改变它的导电性,这种半导体被称为杂质半导体。
1〕.N 型半导体
在本征半导体中,掺入 5 价元素,使晶体中某些原子被杂质原子所代替,因为杂质原子最外
层有 5 个价电子,它与围原子形成共价键后,还多余一个自由电子,因此使其中的空穴的浓
度远小于自由电子的浓度。但是,电子的浓度与空穴的浓度的乘积是一个常数,与掺杂无
关。
在 N 型半导体中自由电子是多数载流子,空穴是少数载流子。
2〕.P 型半导体
在本征半导体中,掺入 3 价元素,晶体中的某些原子被杂质原子代替,但是杂质原子的最外
层只有 3 个价电子,它与围的原子形成共价键后,还多余一个空穴,因此使其中的空穴浓度
远大于自由电子的浓度。在 P 型半导体中,自由电子是少数载流子,空穴使多数载流子。
四、PN 结
一、PN 结根底知识
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1、PN 结:我们通过现代工艺,把一块本征半导体的一边形成 P 型半导体,另一边形成 N 型半
导体,于是这两种半导体的交界处就形成了 P—N 结,它是构成其它半导体的根底,我们要掌握好
它的特性!
2:异形半导体接触现象
1〕扩散运动:在形成的 P—N 结中,由于两侧的电子和空穴的浓度相差很大,因此它们会产生扩
散运动〔高浓度向低浓度扩散〕:电子从 N 区向 P 区扩散;空穴从 P 去向 N 区扩散。因为它们都
是带电粒子,它们向另一侧扩散的同时在 N 区留下了带正电的空穴,在 P 区留下了带负电的杂质
离子,这样就形成了空间电荷区,也就是形成了电场(自建场).
它们的形成过程如图〔1〕,〔2〕所示
2〕漂移运动:在电场的作用下,载流子将作漂移运动,它的运动向与扩散运动的向相反,阻止扩
散运动。电场的强弱与扩散的程度有关,扩散的越多,电场越强,同时对扩散运动的阻力也越大,
当扩散运动与漂移运动相等时,通过界面的载流子为 0。此时,PN 结的交界区就形成一个缺少载
流子的高阻区,我们又把它称为阻挡层或耗尽层。
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二:PN 结的单向导电性
我们在 PN 结两端加不同向的电压,可以破坏它原来的平衡,从而使它呈现出单向导电性。
1.PN
结外加正向电压
PN 结外加正向电压的接法是 P 区接电源的正极,N 区接电源的负极。这时外加电压形成电
场的向与自建场的向相反,从而使阻挡层变窄,扩散作用大于漂移作用,多数载流子向对区
域扩散形成正向电流,向是从 P 区指向 N 区。如图〔1〕所示
2.PN
结外加反向电压
它的接法与正向相反,即 P 区接电源的负极,N 区接电源的正极。此时的外加电压形成电场
的向与自建场的向一样,从而使阻挡层变宽,漂移作用大于扩散作用,少数载流子在电场的
作用下,形成漂移电流,它的向与正向电压的向相反,所以又称为反向电流。因反向电流是
少数载流子形成,故反向电流很小,即使反向电压再增加,少数载流子也不会增加,反向电
压也不会增加,因此它又被称为反向饱和电流。即:I
D
=-I
S
此时,PN 结处于截止状态,呈现的电阻为反向电阻,而且阻值很高。
结论:PN 结在正向电压作用下,处于导通状态,在反向电压的作用下,处于截止状态,因此
PN 结具有单向导电性。
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检测题
1 半导体中有两种载流子
2 空穴是〔〕
A 纯半导体晶格中的缺陷B 价电子脱离共价键后留下的空位
3 在 P 型半导体中,多数载流子是在 N 型半导体中,多数载流子是
4 温度升高后,在纯半导体中
〔!〕自由电子和空穴数目都增多,且数量一样〔〕
〔2〕空穴增多,自由电子数不变〔〕
〔3〕自由电子增多,空穴数目不变〔〕
〔4〕自由电子和空穴数目都不变〔〕
5 P 型半导体是在纯半导体硅或锗中参加以下物质后形成的杂质半导体。
〔!〕空穴〔〕〔2〕三价元素硼〔〕〔3〕五价元素磷〔〕
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工程二半导体二极管
一、二极管根底知识
1、构成:
半导体二极管是由 PN 结加上引线和管壳构成的。
文字符号:D。
2、分类:
按制造材料分:硅二极管和锗二极管。
按管子的构造来分有:点接触型二极管和面接触型二极管和平面型
〔1〕点接触型二极管—PN 结面积小,结电容小,用于检波和变频等高频电路。
〔2〕面接触型二极管—PN 结面积大,用于工频大电流整流电路。
〔3〕平面型二极管—往往用于集成电路制造工艺中。PN 结面积可大可小,用于高频整流
和开关电路中。
二极管按用途分,常用有整流二极管、稳压二极管、发光二极管、光电二极管等;
二、二极管的伏安特性
(1)正向特性①正向电压 UF 小于门坎电压 UT 时,二极管截止,正向电流 IF =0;
其中,门槛电压
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