《电工电子技术》课程教学资源（PPT课件）第六章 常用半导体器件

第6章常用半导体器件6.1半导体基础知识6.2半导体二极管6.3 稳压二极管6.4晶体管

第6章 常用半导体器件 ◼ 6.1 半导体基础知识 ◼ 6.2 半导体二极管 ◼ 6.3 稳压二极管 ◼ 6.4 晶体管

6.1半导体基础知识6.1.1半导体的分类在我们的自然界中，各种物质按导电能力划分为导体绝缘体、半导体。半导体指的是导电能力导体和绝缘体之间的物质半导体材料的最外层轨道上的电子是4个，根据其特性可以将半导体材料分成以下五类：1.元素半导体元素半导体大约有十几种，它们处于ⅢA－VIA族的金属与非金属的交界处，例如Ge（），Si（硅），Se（硒），Te（碲）等

6.1 半导体基础知识 6.1.1 半导体的分类 在我们的自然界中，各种物质按导电能力划分为导体、 绝缘体、半导体。半导体指的是导电能力导体和绝缘体之 间的物质 半导体材料的最外层轨道上的电子是4个，根据其特性， 可以将半导体材料分成以下五类： 1.元素半导体 元素半导体大约有十几种，它们处于ⅢA－ⅦA族的金 属与非金属的交界处，例如Ge（锗），Si（硅），Se （硒），Te（碲）等

2.化合物半导体（1）二元化合物半导体。二元化合物半导体有五类：第一类：ⅢA族和VA族元素组成的化合物半导体，即Al（铝），Ga（镓），In（铟），P（磷）As（砷），Sb（锑）组成的化合物半导体，例如AsP，AIAs，GaP等

2. 化合物半导体 第一类：ⅢA族和ⅤA族元素组成的化合物半导体，即 Al（铝），Ga（镓），In（铟），P（磷）， As（砷），Sb（锑）组成的化合物半导体， 例如AsP ，AlAs ，GaP等。 （1）二元化合物半导体。 二元化合物半导体有五类：

第二类：ⅡB族和VIA族元素组成的化合物半导体即Zn，HgCd和S，Se，Te组成的化合物半导体，例如CdS，CdTe等。第三类：IVA族元素之间组成的化合物半导体，例如SiC等第四类：IVA与VIA族元素之间组成的化合物半导体，例如GeS，GeSe，SnTe等第五类：VA和VIA族元素组成的化合物半导体，例如AsSe3，AsSe3等

第二类：ⅡB族和ⅥA族元素组成的化合物半导体， 即Zn，Hg， Cd和S ，Se，Te组成的化合 物半导体，例如CdS，CdTe等。 第三类：ⅣA族元素之间组成的化合物半导体，例如SiC等。 第四类：ⅣA与ⅥA族元素之间组成的化合物半导 体，例如GeS，GeSe，SnTe等。 第五类：ⅤA和ⅥA族元素组成的化合物半导 体，例如AsSe3，AsSe3等

（2）多元化合物半导体多元化合物半导体有三类：第一类：IB-ⅢA-（VIA)2组成的多元化合物半导体，例如AgGeTe2等第二类：IB-VA一（VIA）组成的多元化合物半导体例如AgAsSe2等。第三类：（IB)2-－ⅡB-IVA-（VIA)4组成的多元化合物半导体，如Cu2CdSnTe4等

（2）多元化合物半导体。 多元化合物半导体有三类： 第一类：ⅠB－ⅢA－(ⅥA)2组成的多元化合物半导体， 例如AgGeTe2等。 第二类：ⅠB－ⅤA—（ⅥA）组成的多元化合物半导体， 例如AgAsSe2等。 第三类：(ⅠB)2－ⅡB－ⅣA－(ⅥA)4组成的多元化合物 半导体，如Cu2CdSnTe4等。

3.固溶体半导体固溶体是由二个或多个晶格结构类似的元素化合物互溶而成。文有二元系和三元系之分，例如IVA-IVA组成的Ge-Si固溶体，VA-VA组成的Bi-Sb固溶体，它们是二元系。由三种组元互溶的固溶体有：（ⅢA－VA）－（ⅢA-VA）组成的三元化合物固溶体，GaAs-GaP组成的磷固溶体和（B-VIA）（立B：VIA）组成的三元化合物固溶体，：HgTe-CdTe两个二元化合物组成的兰元化合物固溶体等

3.固溶体半导体 固溶体是由二个或多个晶格结构类似的元素化合物互 溶而成。又有二元系和三元系之分，例如ⅣA－ⅣA组成的 Ge－Si固溶体，ⅤA－ⅤA组成的Bi－Sb固溶体，它们是二 元系。 由三种组元互溶的固溶体有：（ⅢA－ⅤA）－（ⅢA －ⅤA）组成的三元化合物固溶体， GaAs－GaP组成的镓 砷磷固溶体和（ⅡB－ⅥA）（ⅡB－ⅥA）组成的三元化合 物固溶体， HgTe－CdTe两个二元化合物组成的三元化合 物固溶体等

4.非晶态半导体原子排列短程有序、长程无序的半导体称为非晶态半导体，主要有非晶Si、非晶Ge、非晶Te、非鼻Se等元素半导体及GeTe，As2Te3，Se2As3等非晶化合物半尊体。5.有机半导体有机半导体分为有机分子晶体、有机分子络合物和高分子聚合物，一般指具有半导体性质的碳－碳双键有机化合物

4.非晶态半导体 原子排列短程有序、长程无序的半导体称为非晶态半 导体，主要有非晶Si、非晶Ge、非晶Te、非晶Se等元素 半导体及GeTe，As2Te3，Se2As3等非晶化合物半导体。 5.有机半导体 有机半导体分为有机分子晶体、有机分子络合物和 高分子聚合物，一般指具有半导体性质的碳－碳双键有 机化合物

6.1.2本征半导体和掺杂半导体1.本征半导体纯净而且结构完整的半导体称为本征半导体，它未经人为的改造，具有这种元素的本来特征。在绝对零度时，半导体所有的价电子都被束缚在共价键中不能参与导电，此时半导体相当于绝缘体。当温度逐渐升高或受光照时，由于半导体共价键重的价电子并不像绝缘体种束缚得那样紧，价电子从外界获得一定的能量，少数价电子会挣脱共价键的束缚，成为自由电子，同时在原共价键处出现一个空位，这个空位称为空穴。显然，自由电子和空穴是成对出现的所以称它们为电子空穴对

6.1.2 本征半导体和掺杂半导体 纯净而且结构完整的半导体称为本征半导体，它未经人 为的改造，具有这种元素的本来特征。 在绝对零度时，半导体所有的价电子都被束缚在共价键中， 不能参与导电，此时半导体相当于绝缘体。当温度逐渐升高或 受光照时，由于半导体共价键重的价电子并不像绝缘体种束缚 得那样紧，价电子从外界获得一定的能量，少数价电子会挣脱 共价键的束缚，成为自由电子，同时在原共价键处出现一个空 位，这个空位称为空穴。显然，自由电子和空穴是成对出现的， 所以称它们为电子空穴对。 1.本征半导体

我们把在热或光的作用下，本征半导体中产生电子空穴对的现象，成为本征激发，又称为热激发。而本征半导体中有自由电子和空穴两种载流子，如图6-1所示。本征半导体在电场作用下，电子和空穴两种载流子作定向运动，形成电流自由电子空穴图6-1本征激发

我们把在热或光的作用下，本征半导体中产生电子空穴对 的现象，成为本征激发，又称为热激发。而本征半导体中有自 由电子和空穴两种载流子，如图6-1所示。本征半导体在电场作 用下，电子和空穴两种载流子作定向运动，形成电流。 +4 +4 +4 +4 自 由 电 空 子 穴 空穴 +4 +4 +4 +4 +4 +4 自 由 电 空 子 穴 空穴 图 6-1 本征激发

2.掺杂半导体在本征半导体中，若掺入微量的五价或三价元素，会使其导电性能发生显著变化。掺入的五价或三价元素称为杂质。掺有杂质的半导体称为掺杂半导体或杂质半导体，按掺入杂质元素不同，掺杂半导体可分为N型半导体和P型半导体两种

2.掺杂半导体 在本征半导体中，若掺入微量的五价或三价元素，会使其 导电性能发生显著变化。掺入的五价或三价元素称为杂质。掺 有杂质的半导体称为掺杂半导体或杂质半导体，按掺入杂质元 素不同，掺杂半导体可分为N 型半导体和P 型半导体两种