一分钟了解半导体(半导体如何区分)

根据物体导电能力(电阻率)的不同,来划分导体、绝缘体和半导体。导体:容易导电的物体。如:铁、铜等等;绝缘体:几乎不导电的物体。如:橡胶等等;半导体:半导体是导电性能介于导体和半导体之间的物体。在一定条件下可导电。半导体的电阻率为10-3~109Ω·cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。

1、导体导电和本征半导体导电的区别

导体导电只有一种载流子:自由电子导电

半导体导电有两种载流子:自由电子和空穴均参与导电

自由电子和空穴成对出现,数目相等,所带电荷极性不同,故运动方向相反。

2、本征半导体的导电性很差,但与环境温度密切相关。

3、杂质半导体

(1)N型半导体——掺入五价元素

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(2)P型半导体——掺入三价元素

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4、PN结——P型半导体和N型半导体的交界面

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在交界面处两种载流子的浓度差很大;空间电荷区又称为耗尽层

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反向电压超过一定值时,就会反向击穿,称之为反向击穿电压

5、PN结的单向导电性——外加电压

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正向偏置

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反向偏置

6、二极管的结构、特性及主要参数

(1)P区引出的电极——阳极;N区引出的电极——阴极

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温度升高时,二极管的正向特性曲线将左移,反向特性曲线下移。二极管的特性对温度很敏感。

其中,Is为反向电流,Uon为开启电压,硅的开启电压——0.5V,导通电压为0.6~0.8V,反向饱和电流<0.1μA,锗的开启电压——0.1V,导通电压为0.1~0.3V,反向饱和电流几十μA。

(2)主要参数

最大整流电流I:最大正向平均电流

最高反向工作电流U:允许外加的最大反向电流,通常为击穿电压U的一半

反向电流I:二极管未击穿时的反向电流,其值越小,二极管的单向导电性越好,对温度越敏感

最高工作频率f:二极管工作的上限频率,超过此值二极管不能很好的体现单向导电性

7、稳压二极管

在反向击穿时在一定的电流范围内(或在一定的功率耗损范围内),端电压几乎不变,表现出稳压特性,广泛应用于稳压电源和限幅电路中。

(1)稳压管的伏安特性

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(2)主要参数

稳定电压U:规定电流下稳压管的反向击穿电压

稳定电流I:稳压管工作在稳定状态时的参考电流。电流低于此值时稳压效果变坏,甚至根本不稳压,只要不超过稳压管的额定功率,电流越大稳压效果越好。

【附加】限流电阻:由于稳压管的反向电流小于I时不稳定,大于最大稳定电流时会因超过额定功率而烧坏,故要串联一个限流电阻保证稳压管正常工作。

额定功率P:等于稳定电压U与最大稳定电流I的乘积。超过此值时稳压管会因为结温度过高而损坏。

动态电阻r:在稳压区,端电压变化量与电流变化量之比。r越小,说明电流变化时稳定电压的变化越小,稳压特性越好。

温度系数α:表示电流不变时,温度每变化1℃稳压值的变化量,即α=△U/△T。

U<4V时,α为负值,即温度升高时稳定电压值下降;

U>7V时,α为正值,即温度升高时稳定电压值上升;

4<U<7V时,α很小,近似为零,性能稳定。

8、双极型晶体管——晶体三极管——半导体三极管——晶体管的结构、特性及主要参数

(1)主要以NPN型硅管为例讲解放大作用、特性曲线和主要参数

放大是对模拟信号最基本的处理。晶体管是放大电路的核心元件,它能控制能量的转换,将输入的任何微小变化不失真地放大输出,放大的对象是变化量。

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Ie:发射区杂质浓度高,基区杂质浓度低,大量自由电子越过发射结到达基区。

Ib:基区很薄,杂质浓度低

Ic:集电结外加反向电压且结面积较大,基区的非平衡少子越过集电结到达集电区,形成漂移电流。可见,在Vcc的作用下,漂移运动形成集电极电流Ic。

(2)特性曲线

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(3)主要参数

直流参数

①共射直流电流系数β

②共基直流电流放大系数α

③极间反向电流——硅管的温度稳定性比锗管的好

发射极开路时集电结的反向饱和电流——Icbo

基极开路时集电极与发射极间的穿透电流——Iceo

交流参数

①共射交流电流系数β

②共基交流电流放大系数α

③特征频率fT——使β下降到1的信号频率称为特征频率

极限参数——为使晶体管安全工作对它的电压、电流和功率耗损的限制

①最大集电极耗散功率P——是一个确定的值决定于晶体管的温升。P=iu=常数

②最大集电极电流I使β明显减小的i即为I

③极间反向击穿电

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