—半导体基础知识PPT学习教案.pptx

半导体是电子设备中不可或缺的材料，其导电性能介于导体和绝缘体之间。半导体材料，如硅、锗和砷化镓，具有特殊的电子结构，使得它们在特定条件下能够改变其导电性。导体如金属具有较高的导电率，而绝缘体如橡胶和塑料的导电率极低。半导体的导电率可以被掺杂剂或外部环境因素（如温度和光照）显著改变。 1. 使用半导体材料制作电子器件的主要原因是其可调控的导电性。通过掺杂，半导体可以转变为P型或N型，这两种类型在电子器件中扮演着至关重要的角色。P型半导体是由三价元素（如硼或铝）掺杂形成的，这些元素在晶格中留下空穴，空穴在电场作用下可以传导电流。N型半导体则是由五价元素（如磷或砷）掺杂得到，这些元素提供多余的电子作为自由电子参与导电。 2. 空穴是一个理论上的概念，表示在价带中的一个空缺位置，使得周围的电子可以填补这个空缺，从而形成电流。空穴导电时，实际上并不是空穴本身在移动，而是周围的电子从一个空穴跳到另一个空穴，形成电子流动的现象。 3. P型半导体是指含有过剩空穴的半导体，而N型半导体则是含有过剩自由电子的半导体。这两种类型的半导体接触时，会形成PN结，这是许多半导体器件（如二极管和晶体管）的基础。 4. PN结上所加的电压和电流并不符合欧姆定律，因为PN结具有非线性的伏安特性。当正向电压施加时，PN结有较小的导通电压，然后电流迅速增加；而在反向电压下，只有很小的反向漏电流。 5. 常见的电子器件包括二极管、晶体三极管和场效应管。二极管主要用作整流器或开关，晶体三极管（BJT）和场效应管（FET）则广泛用于信号放大和逻辑电路。 6. 二极管的主要功能是允许电流在一个方向流动，阻止反向电流；晶体三极管（BJT）分为NPN和PNP两种类型，通过控制基极电流来放大集电极电流，常用于放大电路和开关应用；场效应管（FET）则根据电压控制其通道，分为MOSFET和JFET，常用于电压控制的开关和放大。 7. 晶体管和场效应管之所以能放大信号，是因为它们的输入端（对于晶体管是基极，对于场效应管是栅极）对输出端（晶体管的集电极或发射极，场效应管的漏极或源极）的电流或电压有较大的控制作用。这种控制使得小幅度的输入信号能够控制大幅度的输出电流变化，实现了信号放大。 半导体基础知识涵盖了从本征半导体的性质，如其原子结构、共价键、能带结构，到掺杂半导体的特性，如P型和N型半导体的形成以及PN结的工作原理。这些知识是理解和设计电子设备的基础，对于电子工程师和相关专业人员至关重要。