PNP型三极管

第5章 半导体器件5.1 晶体二极管5.2晶体三极管 5.3场效应管 5.4晶闸管

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第5章 半导体器件学习要点

二极管的工作原理、伏安特性、 主要参数 三极管的放大作用、输入和输出 特性曲线及主要参数 晶体二极管、三极管的识别与简 单測試 场效应管和晶闸管的工作原理、 伏安特性、主要参数

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5.1 晶体二极管5.1.1 半导体的特性概述 导体：很容易导电的物体，如金、银、铜、铁等。 绝缘体：不容易导电或者完全不导电的物体，如塑料、橡胶、陶瓷、 玻璃等。 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，如硅(Si)、锗 (Ge)、金属氧化物等。硅和锗是4价元素，原子的最外层轨道上有4 个价电子。

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1、半导体的特性： 热敏性：当环境温度升高时，导电能力明显 増强。

光敏性：当受到光照时，其导电能力明显 变化。(可制成各种光敏元件，如光敏电阻、 光敏二极管、光敏三极管、光电池等)。

掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，使其导电能力明显改变。

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2、P型半导体和N型半导体(1) N型半导体 在纯净半导体硅或锗(4价)中掺入磷、砷等5价元素，由于这类元素 的原子最外层有5个价电子，故在构成的共价键结构中，由于存在一 个多余的价电子而产生大量自由电子，这种半导体主要靠自由电子导 电，称为电子半导体或N型半导体，其中自由电子为多数载流子，热 激发形成的空穴为少数载流子。

自由电子 空 穴

多数载流子(简称多子) 少数载流子(简称少子)

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(2) P型半导体

在纯净半导体硅或锗( 4 价)中掺入硼、铝等 3 价元素，由于这类元素的原子最外层只有3个价电子，故在构成的共价键结构中，由于缺 少价电子而形成大量空穴，这类掺杂后的半导体其导电作用主要靠空

穴运动，称为空穴半导体或 P型半导体，其中空穴为多数载流子，热激发形成的自由电子是少数载流子。

空

穴

多数载流子(简称多子)少数载流子(简称少子)

自由电子

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+ + + + + + + + + + + +N 型半导体 P 型半导体

无论是P型半导体还是N型半导体都是中性的， 通常对外不显电性。 掺入的杂质元素的浓度越高，多数载流子的数 量越多。

只有将两种杂质半导体做成PN结后才能成为 半导体器件。

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3、 PN结及其单向导电性

(1).PN结的形成

半导体中载流子有扩散运动和漂移运动两 种运动方式。载流子在电场作用下的定向 运动称为漂移运动。 在半导体中，如果载流子浓度分布不均匀， 因为浓度差，载流子将会从浓度高的区域 向浓度低的区域运动，这种运动称为扩散 运动。 将一块半导体的一侧掺杂成P型半导体，

另一侧掺杂成N型半导体，在两种半导体

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扩散与漂移达到动态平衡 形成一定宽度的PN结多子 扩散

形成空间电荷 区产生内电场 阻止N区

促使 少子漂移空间电荷区 N区

P区

P区

+ + + + + + + + +载流子的扩散运动

+ + + + + +

+ + +

内电场方向 PN 结及其内电场

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2.PN结的单向导电性①外加正向电压(也叫正向偏置) 外加电场与内电场方向相反，内电场削弱，扩散 运动大大超过漂移运动，N区电子不断扩散到 P区，P区空穴不断扩散到N区，形成较大的正 向电流，这时称PN结处于低阻导通状态。空间电荷区 变窄 P I 外电场 E

+ + +

N 内电场 R

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. PN 结加反向电压(反向偏置)

--- - -- --- - -- --- - --P

+ + + + + + + + +内电场 外电场

+ + +

+ + ++ + +N

–

+

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5.1.2 晶体二极管的结构与类型一个PN结加上相应的电极引线并用管壳封装起来，就构成了半导体 二极管，简称二极管。符号用VD表示。 半导体二极管按其结构不同可分为点接触型和面接触型两类。 点接触型二极管PN结面积很小，结电容很小，多用于高频检波及 脉冲数字电路中的开关元件。 面接触型二极管PN结面积大，结电容也小，允許通过电流大，多 用在低频整流、检波等电路中。

阳极

阴极

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5.1.3 晶体二极管的伏安特性(1)正向特性(导通)

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E

CPNP型

集电结 B 发射结

P N P E

集电区 基区 B 发射区

C

E