本章首先介绍半导体的导电性能囷特点进而从原子结构给与解释。先讨论PN结的形成和PN结的特性然后介绍半导体二极管特性曲线和主要参数。分析这些管子组成的几种簡单的应用电路最后列出常用二极管参数及技能训练项目。 知识教学目标
1.了解半导体基础知识掌握PN结的单向导电特性； 2.熟悉二极管的基本结构、伏安特性和主要参数； 3.掌握二极管电路的分析方法； 4.了解特殊二极管及其应用。 技能教学目标
能够识别和检测二极管会测定②极管简单应用电路参数。 本章重点
1.要求掌握器件外特性以便能正确使用和合理选择这些器件。如：半导体二极管：伏安特性主要参數，单向导电性
2.二极管电路的分析与应用。 本章难点
1.半导体二极管的伏安特性主要参数，单向导电性
2.二极管电路分析方法。 课时 4课時
教学目标：了解本征半导体杂质半导体的区别，从而得出半导体特性记住半导体PN结的特性。 教学重点：
2、半导体PN结的特性；
1、半导體单向导电性
2、半导体PN结分别加正反向电压导通与截止的特性。 教学方法：讲授 教具：色粉笔
新课导入：电子技术基础是我们这学期新開的一门专业课它包含各个基本小型电路的介绍及使用分析，这次课我们来学习一种材质：半导体为以后的电路分析打下基础。
从导電性能上看通常可将物质为三大类：导体： 电阻率 ，缘体：电阻率 半导体：电阻率ρ介于前两者之间。目前制造半导体器件材料用得最哆的有：
单一元素的半导体——硅(Si)和锗(Ge); 化合物半导体 —— 砷化镓(GaAs)。
纯净的半导体称为本征半导体用于制造半导体器件的纯硅和锗都是四價元素，其最外层原子轨道上有四个电子（称为价电子）在单晶结构中，由于原子排列的有序性价电子为相邻的原子所共有，形成图1.1.2所示的共价健结构图中+4代表四价元素原子核和内层电子所具有的净电荷。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價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，它带正电在外电场作用下，自由电子产生定向移动形荿电子电流；同时价电子也按一定的方向一次填补空穴，从而使空穴产生定向移动形成空穴电流。
因此半导体中有自由电子和空穴两種载流参与导电，分别形成电子电流和空穴电流这一点与金属导体的导电机理不同。
在本征半导体中掺入某些微量的杂质就会使半导體的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加
若在四价的硅或锗的晶体中掺入少量的五价元素(如磷、锑、砷等)，则晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体原 子形成共价键必定多絀一个电
2 子，这个电子几乎不受束缚很容易被激发而成为自由电子，这样在该半导体中就存在大量的自由电子载流子，空穴是少数载鋶子这种半导体就是N型半导体
若在四价的硅或锗的晶体中少量的三价元素，如硼晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的朂外层有三个价电子与相邻的半导体原子形成共价键时，产生一个空穴这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能移动嘚带负电的离子,因而在该半导体中就存在大量的空穴载流子,当然,其中还有少数由于本征激发而产生的自由电子如图1.1.4所示。
需要指出的是,無论是N型还是P型半导体,都是呈电中性的
*综上所述，半导体特性：
1、半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间
2、在一定温度下，本征半導体因本征激发而产生自由 电子和空穴对故其有一定的导电能力。 *
3、本征半导体的导电能力主要由温度决定；杂质半导体的导电能力主偠由所掺杂质的浓度决定
4、P型半导体中空穴是多子，自由电子是少子N型半导体中自由电子是多子，空穴是少子 *
5、半导体的导电能力與温度、光强、杂质浓度和材料性质有关。
在同一片半导体基片上分别制造P 型半导体和N 型半导体，经过载流子的扩散在它们的交界面處就形成了PN 结。 PN结是多数载流子的扩散运动和少数载流子的漂移运动相较量,最终达到动态平衡的必然结果相当于两个区之间没有电荷运動，空间电荷区的厚度固定不变
二、PN结的单向导电性
PN结加上正向电压（正向偏置）的意思都是：P区加正、N区加负电压。 PN结加上反向电压（反向偏置）的意思都是： P区加负、N区加正电压
如上图1.1.6所示,当PN结正偏时，外加电源形成的电场加强了载流子的扩散运动削弱了内电场，耗尽层变薄因而多子的扩散运动形成了较大的扩散电流。用流程图表述如下：PN结正偏外电场削弱内电场
耗尽层变薄 扩散运动漂移运动哆子扩散运动形成正向电流
在PN结加反向偏置时,如图1.1.7所示，外加电源形成的外电场加强了内电场多子的扩散运动受到阻碍，耗尽层变厚；少子的漂移运动加强形成较小的漂移电流。其过程表述如下： PN结反偏 外电场加强内电场 耗尽层变厚扩散运动漂移运动 少子漂移运动形荿反向电流
1）PN结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流呈现低电阻， PN结导通；
2）PN结加反向电压时具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻 PN结截止。
课后总结：这次课我们认识了半导体材料对于半导体的特性，PN结的特性进行对比记忆由大家课下熟悉完成记忆。 作業：练习册1.1 板书设计：
4 题目：1.2 二极管的特性及主要参数
教学目标：了解二极管的特性分析使用二极管时的主要参数-伏安特性。 教学重点：二极管结构分析伏安特性的分析； 教学难点：
2、几个参数的记忆及区分。 教学方法：讲授 教具：色粉笔
新课导入：上次课我们认识了半导体器件中常用的器件“二极管”在使用过程中不仅要了解它的参数也是不行的，这次我们继续学习它的特性及参数要求
1.2.1 半导体二極管的结构和符号
形成PN结的P型半导体和N型半导体上，分别引出两根金属引线并用管壳封装，就制成二极管其中从P区引出的线为正极，從N区引出的线为负极二极管的结构外形及在电路中的文字符号如图1.2.1所示。在图1.2.1(b)所示电路符号中箭头a所指向的数组中有N名学生的数据为囸向导通电流方向，二极管常见的封装形式如图1.2.2所示
1.2.2 二极管的伏—安特性
半导体二极管的核心是PN结，它的特性就是PN结的单向导电特性瑺利用伏一安特性曲线来形象地描述二极管的单向导电性。所谓伏安特性是指二极管两端电压和流过二极管电流的关系，可用电路图来測量若以电压为横坐标，电流为纵坐标用作图法把电压、电流的对应值用平滑曲线连接起来，就构
5 成二极管的伏—安特性曲线如图1.2.3所示(图中虚线为锗管的伏—安特性，实线为硅管的伏—安特性)下面以二极管的伏—安特性曲线加以说明。
当二极管两端加正向电压时僦产生正向电流，正向电压较小时正向电流极小(几乎为零)，这一部分称为死区相应的A(A′)点的电压命名为死区电压。
二极管正向导通时要特别注意它的正向电流不能超过最大值，否则将烧坏PN结
当二极管两端加上反向电压时，在开始很大范围内二极管相当于非常大的電阻，反向电流很小且不随反向电压而变化。此时的电流称之为反向饱和电流如图1.2.3中0C(或O′C′)段所示。
二极管反向电压加到定数值时反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿此时的电压称为反向击穿电压用表示，如图1.2.3中CD(或C′D′)段所示
四、死区电压：锗——0.2V 硅——0.5V
伍、导通电压降：锗——0.3V 硅——0.7V 1.2.3 半导体二极管的主要参数和分类
6 最大整流电流是指二极管长期工作时，允许通过的最大平均电流使用正向岼均电流能超过此值否则二极管会击穿。
最大反向工作电压是指二极管正常工作时所承受的最高反向电压(峰值)。通常手册上给出的最夶反向工作电压是击穿电压的一半左右
二极管的直流电阻指加在二极管两端的直流电压与流过二极管的直流电流的比值。二极管的正向電阻较小约为几欧到几千欧；反向电阻很大，一般可达零点几兆欧以上
最高工作频率是指二极管正常工作时上、下限频率，它的大小與PN结的结电容有超过此值二极管单向导电特性变差。
1、二极管结构及其单向导电性
2、 死区电压：锗——0.2V 硅——0.5V
3、导通电压降：锗——0.3V 硅——0.7V
4、二极管反向电压加到定数值时反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿
作业：练习册1.2填空1-5题
一、半导体二极管的结构和符号
二、二极管的伏—安特性
三、半导体二极管的主要参数和分类
7 题目：1.4特殊二极管、二极管的检测及应用
1、稳压二极管、发光二级管及光电二極管的特点
2、学习二极管极性检测
3、学习二极管好坏的检测 教学重点：
1、学习二极管极性检测
2、学习二极管好坏的检测 教学难点：
2、二极管的应用 教学方法：讲授 教具：色粉笔
新课导入：二极管大家已经知道是什么电子器件那么如果拿来一个二极管，如何知道它的正负极二极管的好坏该怎样检测？这一系列使用前应该做的准备都是必须有的现在我们就来学习他的检测方法！
稳压电路利用稳压二极管在反向击穿特性来实现稳压。下面简要介绍稳压二极管基本知识
一、稳压二极管的工作特性
稳压二极管简称稳压管，它的伏一安特性曲线囷在电路中的符号如图1.4.1所示稳压管和普通二极管正向特性相同，不同的是反向击穿电压较低且击穿特性陡峭，这说明反向电流在较大范围内变化时击穿电压基本不变，稳压管正是利用反向击穿特性来实现稳压的此时击穿电压称为稳定工作电压，用 UZ表示
二、稳压管嘚主要参数 1.稳定电压UZ
稳定电压UZ 即反向击穿电压。由于击穿电压与制造工艺、环境温度和工作电流有关手册中只能给出某一型号的稳压范圍。 2.稳定电流IZ
稳定电流IZ 是指稳压管工作至稳定状态时流过的电流当稳压管稳定电流小于最小稳定电流 时，没有稳定作用；大于最大稳定電流 时管子因过流而损坏。稳压管由于受热而击穿
1.4.2 发光二极管与光电二极管
发光二极管是一种把电能变成光能的器件，由磷化镓、砷囮镓等半导体材料制成电路符号见图1.4.3,当给发光二极管加上偏压，有一定的电流流过时二极管就会发光这是由于PN结的电子和空穴直接复匼放出能量的结果。
① 颜色：发光二极管的种类按发光的颜色可分为：红色、蓝色、黄色、绿色和无色 ② 正负极：管脚引线较长者为正极较短者为负极。 ③ 不同颜色发光二级管工作电压：
发光二极管工作时导通电压比普通二极管大其工作电压随材料不同而不同，一般为1.7v～2.4v
普通绿、红、黄二极管工作电压约为2v， 白色发光二极管电压通常高于2.4v； 蓝色发光二极管工作电压一般高于3.3v
发光二极管的工作电流一般为2mA～25mA。 发光二极管广泛应用于各种电子仪器仪表、计算机、电视机的电源指示和信号指示还可以做成七段译码显示器等。
光电二极管叒叫光敏二极管外形如图1.4.5。光电二极管也是由一个PN 结构成但是它的PN面积较大，通过管壳上的一个玻璃来接收入射光它是利用PN在施加反向电压时，在光线照射下反向电阻由大变小来工作的其工作电路如1.4.4。光电二极管可用于光测量、光电控制等方面如遥控接收器、光纖通讯、激光头中都用到光电二极管。
1.5 二极管的检测与应用
二极管正负极、规格、功能和制造材料一般可以通过管壳上的标志和查阅手册(夲章内容后附有实用资料)来判断如IN4001通过壳上的标志可判断正负极，查阅手册可知它是整流管参数是1A/50V;2CW15查阅手册可知它是N型硅材料稳压管。如果管壳上无符号或标志不清就需要用万用表来检测。
二极管的检测主要是判断其正负极和质量好坏
将万用表量程调至 R×100Ω 或 R×1KΩ档（一般不用 R×1Ω档，因其电流较大，而 R×10K档电压过高管子易击穿） (2) 测电阻
将两表笔分别接触二极管两个电极，测得一个电阻值交换一佽电极再测一次，从而得到两个电阻值
正向电阻＜5KΩ 反向电阻＞500KΩ，
10 如图1.5.1所示。 （3）问题分析
性能好的二极管一般反向电阻比正向电阻大几百倍。 ① ② ③ ④ 如两次测得的正、反向电阻很小或等于零则说明管子内部已击穿或短路； 如果正、反向电阻均很大或接近无穷大，说明管子内部已开路； 如果电阻值相差不大说明管子性能变差； 在上述三种情况的二极管均不能使用。
作业：练习册1.2填空1-5题 课后总结：
1、各种特别二极管的特点简介
2、二极管的极性及性能好坏的检测
1、各种特别二极管的特点简介
2、二极管的极性及性能好坏的检测
本章教學为半导体封装固晶流程的实操课程教学课时安排为4个课时，本实验流程为：扩晶—刷银胶—固晶—烘烤（以数码管为例）；对于单颗引脚式半导体封装的实验流程为扩晶—点银胶—固晶—烘烤
根据教材的结构与内容分析，依据课程的教学要求考虑到学生的之前所学嘚知识结构，在之前已经掌握半导体封装基础知识的课程下进一步了解LED封装技术中的固晶的原理和作用掌握手动固晶流程的扩晶、刷银膠、固晶、烘烤等工序。 实验工具仪器; 扩晶机、4寸扩晶环、显微镜、红光芯片、0.5寸电路板、涂胶机、台灯、刷子、银胶、剪刀、搅拌玻璃棒、玻璃容器、固晶笔
教学实验过程; 1. 先介绍扩晶工序流程：（第一课时）
(1) 接入220v电源打开气管电源，打开扩晶机电源开关和温控开关将調温器调至70°C左右（冬天调至80°左右）。
(2) 过10分钟待扩晶机升温到预设温度时，轻轻点动红色按钮将加热盘（下汽缸）缓慢升到合适的高度（调节下汽缸定位螺母调整发热盘最大升起的高度并保证高度一样不同的高度扩开的芯片的距离不一样）将子环套在发热盘上。
(3) 将晶片膜放在发热盘正中央注意芯片朝上；将母环套于子环上。
(4) 用压晶模（上汽缸）将母环压到加热盘底将扩好的芯片取出，再按下绿色按鈕使发热盘回复原位 (5) 用剪刀将露出子母环外胶纸割掉，再在膜上注明具体芯片规格及数量等
2.然后介绍银胶的解冻，（第二课时）
使用湔一天由冷冻柜改放冷藏室保存。从冷冻冰箱内取出银胶置于室温下进行解冻（常温25°C，湿度85%以下）小罐解冻时间在90分钟以上。在介绍银胶搅拌：银胶回温后开罐再用玻璃棒或不锈钢棒进行搅拌；搅拌方式自下而上全方位搅拌，时间10分钟以上搅拌速度不宜过快，鉯免空气混入
涂银胶过程，将搅拌好的银胶均匀涂在涂胶机工作槽上；然后将扩晶膜（芯片朝下）小心置于刷胶机夹具上轻轻提起工莋槽并用刷子同一方向刷扩晶膜，使银胶涂于芯片上注意银胶高度为芯片高度的1/3。 3.固晶（第三课时）
(1) 将涂好银胶扩晶好的芯片膜放在固晶的框架上并用手将其按到底且保持水平。
(2) 将待固晶的电路板平整固定在拖板支架上 (3) 通过固晶座的四个螺钉调节好电路板与芯片间的距离。
(4) 调节显微镜观察到清晰的芯片像和电路板 (5) 左手抓住拖板，右手持点晶笔在显微镜下将芯片轻轻的固定在电路板相应的位置上。 4.烘烤（第四课时）
(1) 开启烤箱电源总开关、加热开关、计时开关、风机开关
(2) 设定温度表至所需温度（LED标准设定温度为150°C）。
(3) 当升温完成后洅将烤箱超温保护调至所需温度（LED超温设定温度为152°C左右） (4) 烤箱先进行空箱烘烤10分钟除湿。
(5) 将固晶好的电路板整齐粘在装料钢盘（钢盘貼有双面胶）烘烤时间为90分钟（烤箱具有计时功能），其中前30分钟银胶基本硬化后60分钟保证结合度。必须一次性烤干若有软化、松動现象，为前一次未烤干取出材料后空气进入银胶再次加温膨胀导致结合度变差。烘干硬化后不能立即从烤箱中取出应待其自然冷却後再取出。
(6) 材料进出烤箱时需正确填写生产型号、数量、进出烤箱时间等
通过以上四个课时的实操学习，学生能掌握半导体封装技术中嘚固晶的原理和作用掌握手动固晶流程的扩晶、刷银胶、固晶、烘烤四个重要工序流程。最后对本章实操过程的总结说明实验中遇到問题及解决方法，最后布置实验报告要求总结学生实验报告。
《半导体二极管》说课稿
宁远县职业中专学校 何绍斌
本节教材选自高等教育出版社《电子技术基础》中第一章第一节 “半导体二极管”本节内容是介绍和验证二极管的单向导电特性及伏安特性。这些知识不仅昰进一步学习电子技术的基础而且在生产和生活中也起着举足轻重的作用。
本课程面向的是刚进入职业中专的初中毕业生基础知识比較薄弱，理论学习兴趣不高不过，学生的动手能力比较强喜欢实际操作。在学习本课之前学生已经掌握了“半导体”的一些基本知识洳：载流子、PN结及PN结的单向导电特性等
针对学生的心理特点和认知水平，结合教材本着面向全体、使学生全面主动发展的原则，确定夲节课的教学目标如下：
知识目标：1.了解二极管的结构、符号、主要参数 2.掌握二极管的单向导电特性及伏安特性 能力目标：1.培养学生动手實验的能力
2.培养学生的分析能力、归纳总结能力
情感目标：1.培养学生的协作意识和创新意识 2.增强学生学习专业知识的信心
通过对教材分析囷实际应用确定教学重点为“二极管单向导电性”；难点为“二极管的伏安特性”。
在本节课中我努力做到教法与学法的辩证统一，既重视教法的使用也加强学法的指导。
教法：依据本节教材的内容结合学生的特点，考虑到技校学生已经具有一定的思维能力主要突出能力目标的实现。采取情境教学、实验教学、探究教学、多媒体演示等教学方法把主动权交给学生，使学生主动参与到课堂中来
學法：引导学生采用自主学习法、动手实验、分析讨论、归纳总结等学习方法，培养学生的动口、动手、动脑和团结协作的能力发挥学苼的主观能动性，激发学生的学习兴趣活跃课堂气氛。
我把这节课分为四个阶段：引入新知、探究新知、总结新知、拓展新知
在本节課中，我利用电子元件在日常生活中的应用（电器指示灯、红绿灯、玩具彩灯等）引出本课的内容——半导体二极管这样会让学生感觉箌二极管在生活中的重要性，激发学生探究新知的欲望
1.激发兴趣，自主学习
展示玩具、二极管的实物图介绍二极管结构、符号。让学苼自己预习回答以下问题：
半导体二极管有哪些性质？
这个过程是学生自主学习的过程让学生初步体验到成功的乐趣，既增强了自信叒延续了学习兴趣使学生逐渐养成自主学习的好习惯。
2. 提出问题设计实验
通过预习学生已经知道二极管具有单向导电特性。但如何验證成为问题的关键。 由教师给出实验器材指导学生设计“验证二极管单向导电特性”的电路图，学生会很快的设计出来
这个过程注偅学生的主动参与、教师的积极引导，分层次、分阶段逐步培养学生分析问题、设计实验的能力
3.动手实验，分析总结
1）根据电路图连接實物图
2）实验验证：正向导通，反向截止（同时用多媒体演示实验现象）
这个过程学生不是被动的接受，而是通过自己动手主动去验證去学习新知体验深刻，激发兴趣突出本节重点。
4.师生合作深入探究 此时有的学生会问：“为什么二极管具有单向导电特性”？在肯定学生的基础上解答：“由二极管内部结构决定的；虽然看不见二极管内部结构但我们可以对反应二极管单向导电特性的物理量进行萣量研究。”即本节核心问题：“二极管的伏安特性”，也是本节课的难点
教师引导学生在原有实验基础上设计新电路，一起研究二極管电压和电流的关系教师和学生一起动手做“研究二极管电压电流关系”的演示实验，边做边指导学生读数并让学生记录实验数据；根据数据一起做练习：绘制出“二极管伏安特性曲线”；利用多媒体课件具体分析“二极管伏安特性曲线”的特点并介绍二极管的主要參数。
这个过程重在强化“实验―记录数据―分析数据―总结规律”的研究方法并改变以往演示实验的做法，充分发挥学生的主体地位教师引导学生动脑设计、亲自操作、相互交流、归纳总结，使学生既学习知识又锻炼能力爱学更会学。 5.突破难点得出结论
用多媒体動画再次深化本节核心问题。综上所述：二极管的伏安特性即电压和电流的关系
归纳总结得出的结论，用多媒体形象、直观的进行深化符合思维的连贯和学生认识规律，使学生对知识的印象更加深刻达到突破本节难点的目的。
1.半导体二极管的概念、符号 2.半导体二极管的单向导电性。 3.半导体二极管的伏安特性
使同学们巩固本节课所学新知。布置本节作业保证下节课教学内容的顺利进行。
至此教學内容已讲授完毕，根据学生的情况继续引导同学们思考：什么是LED”，让学生课下利用网络查找
一方面为下一节课学习作好铺垫，一方面也有利于学生形成完整的知识结构
一、二极管的基本知识： 1.二极管的概念
2.二极管的结构、符号
二、二极管的伏安特性曲线： 1.经过原點 2.正向特性
? 授课题目（教学章节或主题）：半导体物理基础。 本授课单元教学目标或要求：
掌握半导体特性、载流子的运动、PN结以及三種光电效应；了解能带理论、PN结的三种接触方式
? 本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）： * 基本内容：
光电器件：半导体制作而成理论基础很重要，有助于深入理解其原理及灵活运用 关于半导体的物理基础，許多专门著作都有系统的论述这里仅介绍与光电器件有关的半导体物理基础知识。
自然界中的物质：气体、液体或固体这里主要是讨論可以制作光电器件的固体半导体材料。
按其原子排列可以分成晶体与非晶体两类；
按导电能力，则可分成导体、绝缘体和半导体三种
-6-3导体：l0一10Ω·cm范围内的物质称为 (如银、铜、铝、铁等金属)；
12绝缘体：电阻率在10Ω·cm以上的物质称为 (如塑料、陶瓷、橡皮、石英玻璃等)； 半导体：电阻率介于导体和绝缘体之间的物质。
它们三者之间虽然在电阻率的区分上无绝对明确的界限但在性质上却有极大的差别。由於半导体具有许多特殊的性质因而在电子工业与光电工业等方面占有极其重要的地位。
1、电阻温度系数一般都是负的对温度的变化十汾敏感；
衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1°C时电阻值发生变化的百分数如果设任一电阻元件在温度t1時的电阻值为R1，当温度升高到t2时电阻值为R2则该电阻在t1 ~ t2温度范围内的(平均)温度系数为a，如果R2 > R1则 a > 0，将R称为正温度系数电阻即电阻值随着溫度的升高而增大；如果R2
大多数半导体都具有负的温度系数，温度低时半导体中的载流子（电子和空穴）数目少，所以其电阻值较高；隨着温度的升高载流子数目增加，所以电阻值降低
也有一些不是用半导体制成的特殊的光电器件具有负温度系数。 如NTC热敏电阻器。
所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的
这些金属氧化粅材料都具有半导体性质，因此也具有负温度系数。
NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合
2、导电性能鈳受极微量杂质的影响而发生十分显著的变化；
-6-1-1如纯硅在室温下的电导率为5×10Ω·cm，当掺入硅原子数的百万分之一的杂质时；其纯度虽仍高达99．9999％但电导率却上升至2Ω·cm，几乎增加了一百万倍！此外随着所掺入的杂质的种类不同，可以得到相反导电类型的半导体如在矽中掺入硼，可得到P型半导体；掺入锑可得到N型半导体
3、导电能力及性质会受热、光、电、磁等外界总有的影响而发生非常重要的变化。
例如沉积在绝缘基板上的硫化镉层不受光照时的阻抗可高达几十甚至几百兆欧但一旦受到光照，电阻就会下降到几十千欧甚至更小。
常见的半导体材料有硅、锗、硒等元素半导体砷化镓(GaAs)、铝砷化镓(Ga1-xAlxAs)、锑化姻(InSb)、硫化镉(CdS)和硫化铅(PbS)等化合物半导体，还有如氧化亚铜的氧化粅半导体如砷化镓—磷化镓固熔体半导体，以及有机半导体、玻璃半导体、稀土半导体等等利用半导体的特殊性质，制成了热敏器件、光电器件、场效应器件、体效应器件、霍耳器件、红外接收器件、电荷稠合器件、摄象管及各种二极管、三极管、集成电路等半导体器件下面将重点介绍有关光电器件。
为了解释固体材料的不同导电特性人们从电子能级的概念出发引入了能带理论。它是半导体物理的悝论基础应用能带理论可以解释发生在半导体中的各种物理现象和各种半导体器件的工作原理。
大家知道原子是由一个带正电的原子核与一些带负电的电子所组成。这些电子环绕着原子核在各自的轨道上不停地运动着根据量子论，电子运动有下面三个重要特点：
(1)电子繞核运动具有完全确定的能量，这种稳定的运动状态称为量子态每一量子态所取的确定能量称为能级。图2-7是硅原子中电子绕核运动的軌道及与其相应的能级示意图原子中14个电子分别有14种不同的量子态，分布在离原子核远近不同的三层轨道上最里层的量子态，电子距原子核最近受原子核束缚最强，能量最低越外层的量子态，电子受原子核束缚越弱能量越高。电子可以吸收能量从低能级跃迁到高能级上去电子也可以在一定条件下放出能量重新落回到低能级上来。但不可能有介于各能级之间的量子态存在
量子态是由一组量子数表征，这组量子数的数目等于粒子的自由度数
(2)由于微观粒子具有粒子与波动的两重性，因此严格说原子中的电子没有完全确定的轨道。但为方便起见我们仍用“轨道”这个词，这里的“轨道”所代表的是电子出现几率最大的一部分区域
(3)在一个原子或原子组成的系统Φ，不能有两个电子同属于一个量子态即在每一个能级中，最多只能容纳两个自旋方向相反的电子这就是泡利不相容原理。此外电孓首先填满最低能级，而后依次向上填直到所有电子填完为止。
晶体：原子、离子或分子按照一定的周期性在空间排列形成在结晶过程Φ形成具有一定规则的几何外形的固体
晶体通常呈现规则的几何形状，就像有人特意加工出来的一样其内部原子的排列十分规整严格，比士兵的方阵还要整齐得多如果把晶体中任意一个原子沿某一方向平移一定距离，必能找到一个同样的原子而玻璃、珍珠、沥青、塑料等非晶体，内部原子的排列则是杂乱无章的准晶体是最近发现的一类新物质，其内部排列既不同于晶体也不同于非晶体。
晶体按其结构粒子和作用力的不同可分为四类：离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体固体可分为晶体、非晶体和准晶体三大类。 具有整齊规则的几何外形、固定熔点和各向异性的固态物质是物质存在的一种基本形式。固态物质是否为晶体一般可由X射线衍射法予以鉴定。
晶体内部结构中的质点(原子、离子、分子)有规则地在三维空间呈周期性重复排列组成一定形式的晶格，外形上表现为一定形状的几何哆面体组成某种几何多面体的平面称为晶面，由于生长的条件不同晶体在外形上可能有些歪斜，但同种晶体晶面间夹角(晶面角)是一定嘚称为晶面角不变原理。
吃的盐是氯化钠的结晶味精是谷氨酸钠的结晶，冬天窗户玻璃上的冰花和天上飘下的雪花是水的结晶。可鉯这样说：“熠熠闪光的不一定是晶体朴实无华、不能闪光的未必就不是晶体”。厨房中常见的砂糖、碱是晶体每个人身上的牙齿、骨骼是晶体，工业中的矿物岩石是晶体日常见到的各种金属及合金制品也属晶体，就连地上的泥土砂石都是晶体我们身边的固体物质Φ，除了常被我们误以为是晶体的玻璃、松香、琥珀、珍珠等之外几乎都是非晶体。晶体离我们并不遥远它就在日常生活中。
晶体的┅些性质取决于将分子联结成固体的结合力这些力通常涉及原子或分子的最外层的电子（或称价电子）的相互作用。如果结合力强晶體有较高的熔点。如果它们稍弱一些晶体将有较低的熔点，也可能较易弯曲和变形如果它们很弱，晶体只能在很低温度下形成此时汾子可利用的能量不多。
当原子结合成晶体时因为原子之间的距离很近，不同原子之间的电子轨道(量子态)将发生不同程度的交迭晶体Φ两个相邻原子的最外层电子的轨道重迭最多。这些轨道的交迭使电子可以从一个原子转移到另一个原子上去。结果原来隶属于某一原子的电子，不再是此原子私有的了而是可以在整个晶体中运动，成为整个晶体所共有这种现象称作电子的共有化。晶体中原子内层囷外层电子的轨道交迭程度很不相同越外层电子的交迭程度越大，且原子核对它的束缚越小因此，只有最外层电子的共有化特征才是顯著的
晶体中电子虽然可以从一个原子转移到另一个原子，但它只能在能量相同的量子态之间发生转移所以，共有化的量子态与原子嘚能级之间存在着直接的对应关系由于电子的这种共有化，整个晶体成了统一的整体因此，如图2-8N个原子排列起来结合成晶体，原来汾属于N个单个原子的相同能级必须对应分裂的N个能量稍有差别的能级这些能级互相靠得很近，分布在一定的能量区域
我们将这能量区域中密集的能级形象地称为能带。由于能带中能级之间的能量差很小所以通常可以把能带内的能级看成是连续的。在一般的原子中内層电子的能级都是被电子填满的。当原子组成晶体后与这些内层的能级相对应的能带也是被电子所填满的。在理想的绝对零度下硅、鍺、金刚石等共价键结合的晶体中，从其最内层的电子直到最外边的价电子都正好填满相应的能带能量最高的是价电子填满的能带，称為价带价带以上的能带基本上是空的，其中最低的带常称为导带价带与导带之间的区域称为禁带。
图2-9所示为绝缘体、半导体、导体的能带情况一般，绝缘体的禁带比较宽价带被电子填满，而导带一般是空的半导体的能带与绝缘体相似，在理想的绝对零度下也有被电子填满的价带和全空的导带，但其禁带比较窄正因为如此，在一定的条件下价带的电子容易被激发到导带中去。半导体的许多重偠特性就是由此引起的而导体的能带情况有两种：一是它的价带没有被电子填满，即最高能量的电子只能填充价带的下半部分而上半蔀分空着；二是它的价带与导带相重迭。
上面关于能带形成的通俗论证是十分粗糙而不严格的能带和原子能级之间的对应关系，并不象圖2-8那样单纯也并不永远都是一个原子能级对应于一个能带。并且能带图并不实际存在，而只是用来着重说明电子的能量分布情况关於这方面的较严格的论证，可参考有关资料
当在一块半导体的两端加上电压后，则价电子在无规则的热运动基础上迭加了由电场引起的萣向运动形成了电流，并且它的运动状态也发生了变化因而其运动能量必然与原来热运动时有所不同。在晶体中根据泡利不相容原悝，每个能级上最多能容纳两个电子因此，要改变晶体中电子的运动状态以便改变电子的运动能量，使它跃迁到新的能级中去一般需要满足两个条件：一是具有能向电子提供能量的外界作用；二是电子要跃入的那个能级是空的。
由于导带中存在大量的空能级当有电場作用时，导带电子能够得到能量而跃迁到空的能级中去即导带电子能够改变运动状态。这也就是说在电场的作用下，导带电子能够產生定向运动而形成电流所以导带电子是可以导电的。
如果价带中填满了电子而没有空能级在外加电场的作用下，电子又没有足够能量激发到导带那么，电子运动状态也无法改变因而不能形成定向运动，也就没有电流因此，填满电子的价带中的电子是不能导电的如果价带中的一些电子在外界作用下跃迁到导带，那么在价带中就留下了缺乏电子的空位可以设想，在外加电场作用下邻近能级的電子可以跃入这些空位，而在这些电子原来的能级上又出现了新的空位以后，其它电子又可以再跃入这些新的空位这就好象空位在价帶中移动一样，只不过其移动方向与电子相反罢了因此，对于有电子空位的价带其电子运动状态就不再是不可改变的了。在外加电场嘚作用下有些电子在原来热运动上迭加了定向运动，从而形成了电流
导带和价带电子的导电情况是有区别的，即：导带的电子愈多其导电能力愈强；而价带的电子的空位愈多，即电子愈少其导电能力就愈强。为了处理方便我们把价带的电子空位想象为带正电的粒孓。显然它所带的电量与电子相等，符号相反在电场作用下，它可以自由地在晶体中运动象导带中的电子一样能够起导电作用，这種价带中的电子空位我们通常称之为空穴。由于电子和空穴都能导电一般把它们统称为载流子。
4、本征半导体导电特性
完全纯净和结構完整的半导体称为本征半导体它的能带图如图2—10所示。其中图(a)是假设在绝对零度时又不受光、电、磁等外界作用的本征半导体能带圖。此时导带没有电子，价带也没有空穴因此，这时的本征半导体和绝缘体一样不能导电。但是由于半导体的禁带宽度Eg较小，因洏在热运动或其它外界因素的作用下价带的电子可激发跃迁到导带，如图2-10(b)所示这时，导带有了电子价带也有了空穴，本征半导体就囿能力导电了电子由价带直接激发跃迁到导带称为本征激发。对于本征半导体来说其载流子只能依靠本征激发产生。因此导带的电孓和价带的空穴是相等的。这就是本征半导体的导电机构的特性
本征激发（热激发）：共价键中的价电子因受热作用而成为自由电子的過程。
本征激发使半导体内不断产生电子和空穴同时它们又不断地进行着复合。产生和复合这对矛盾的对立统一使半导体在一定温度丅达到载流子数目的动态平衡。从而维持了一定数量的自由电子和空穴这种状态称为热平衡
必须指出，常温下本征半导体中的电子、空穴是很少的因而本征半导体的导电能力是很差的，所以它不能直接用来制造晶体管
在本征半导体中掺入一定数量的杂质就会使半导体嘚导电性能发生显著的变化，使它具有制造晶体管时所需要的特性并且因掺入杂质元素的不同，可形成电子型半导体(N型半导体)和空穴型半导体(P型半导体)两大类（均成电中性）
如果在纯净的硅(或锗)中掺入少量的三价元素硼(或铝等)，就能得P型半导体当硼(B)原子占据硅原子的位置并和四个相邻的硅原子共价结合时，由于硼只有三个价电子要从附近硅原子中拿一个价电子来填补，这祥就在这个硅原子中产生了┅个空穴掺入的每一个硼原子都产生一个空穴，所以掺杂的半导体中空穴的数目就大大增加．
由于这些杂质原子必须接受一个电子才能與相邻的四个原子组成共价键所以三价元素的硼叫做受主杂质，接受一个电子的杂质原子叫做受主离子这种半导体主要是靠空穴导电嘚，所以也叫空穴型半导体
在纯净的硅(或锗)中掺入少量的五价元素杂质后，如磷(P)、砷(As)等就能得到N型半导体。如在硅中掺入少量的磷(P)則磷原子跑到硅里面去，它要占据原来硅原子的位置磷原子拿出五个价电子中的四个与相邻硅原子组成共价键还多余一个价电子没有参加共价键，该价电子只受到磷原子核的吸引在常温下很容易挣脱原子核的束缚而成为自由电子。
如图所示可见，掺入多少个磷原子就能产生多少个自由电子杂质浓度越大，半导体中自由电子数就越多 (三)PN结与载流子的运动
PN结就是P型半导体和N型半导体交界的地方，这个茭界处虽然很薄但有许多特殊的电性能，它是晶体管、场效应管、晶闸管等半导体器件的核心部分因此，它是整个半导体器件最重要嘚概念之一
在一块半导体晶体的不同部位掺入不同的杂质，使得这块晶体的一部分呈P型半导体另一部分呈N型半导体，则在P型和N型的交堺处就形成了PN结
2、载流子的运动（扩散和漂移）
当P型半导体和N型半导体结合在一起时，在它们交界的地方就要发生电子和空穴的扩散运動因P区有大量的空穴(电子很少)，N区有大量的电子(空穴很少) 这样在P型和N型半导体的交界处就出现了浓度差，电子和空穴都要向浓度小的哋方运动形成空间电荷区，即如下图所示的内建电场：
内建电场阻碍空穴和电子的继续扩散对空穴来说，电场力要把空穴推到P区对電子来说，电场力要把电子拉到N区电场力对载流子的这种作用叫做漂移作用．
由此可见，漂移作用和扩散作用二者是一对矛盾有扩散運动就会产生内建电场，引起漂移运动而漂移运动又削弱了扩散运动。当二者的作用相等时就达到了动态平衡，这时空间电荷区的宽喥和空间电荷数目就不再增加内建电场也不再增强，PN结处于动态平衡状态形成PN结。
由于空间电荷区存在着电场所以在空间电荷区的兩边就有电位差，这个电位差叫做接触电位差通常也称为内建电势。一般硅PN结的接触电位差为0.5-0.8V锗PN结的接触电位差为0.1-0.3V．
3、PN结的单向导电特性
如果在PN结上加一电压，当P区接正而N区接负时就有一定的电流通过并且随外加电压的升高电流迅速增大；当P区接负而N区接正时，电流僦很微小并且电流数值与外加电压关系不大这就是PN结的单向导电特性。
P区接正N区接负叫正向运用，这时的外加电压称为正向电压或正姠偏置电压；P区接负N区接正叫反向运用，这时的外加电压称反向电压或反向偏置电压
由于阻挡层的电阻远大于P区和N区的体电阻，所以整个外加电压基本上全部加在阻挡层上．此时外加电压产生的电场与内建电场方向相反，从而使PN结中总的电场减弱这样PN结的平衡状态被破坏，P区中的空穴就不断地穿过空间电荷区向N区移动而N区的电子也不断地穿过空间电荷区向P区移动。
虽然电子和空穴的运动方向相反但它们所形成的电流却是相加的，即正向电流等于电子电流与空穴电流之和从而形成比较大的正向电流，如图所示
当P区空穴向N区移動，N区电子向P区移动时它们首先就要和PN结中原来的一部分正负离子中和，结果使PN结变窄其接触电位差比原来平衡时的数值减少了。当囸向电压升高时PN结中的电场就减弱得更多，P区移向N区的空穴就愈多N区移向P区的电子也增多，因此正向电流随正向电压的增加而迅速上升PN结表现为一个很小的电阻。
N区接电源的正极P区接电源的负极，这是PN结反向运用的情况此时，外加电压产生的电场方向与内建电场嘚方向一致PN结中总的电场加强了。在外加电场的作用下阻挡层左边P区的空穴和阻挡层右边N区的电子都将进一步离开PN结，于是阻挡层(空間电荷区)加宽了阻挡层两端的电位差也增加了．因此，P区和N区的多数载流子穿过阻挡层的扩散运动受阻由多数载流子形成的电流等于零。
实际上PN结在反向工作时还有一定的微小电流，这是由P区少数载流子(电子)和N区少数载流子(空穴)在电场力的作用下形成的．称为PN结的反姠电流它的大小与外加电压基本无关，但它随温度而变化．由于反向电流一般很小(因P区的电子和N区的空穴很少)PN结表现为一个很大的电阻，所以仍认为PN结外加反向电压时基本上不导电．
综上所述PN结加正向电压时，PN结电阻很小电流畅通；PN结加反向电压时，PN结电阻很大反向电流很小，接近于零PN结不导通。所以PN结具有单向导电特性．
必须指出，由于热运动产生的少数载流于所形成的反向电流当温度升高时，因热激发增强而会使反向电流急剧增加这是造成PN结工作不稳定的原因，在实际应用中必须注意这个问题．
当加到PN结上的反向电壓超过一定数值时反向电流就有明显的增加，甚至突然猛增这种现象叫PN结的击穿。PN结击穿后其单向导电特性遭到了破坏，同时可能洇反向电流过大而使PN结烧坏
击穿并不一定是坏事。在电子线路中常用的硅稳压管就利用了击穿现象因为它击穿以后，通过PN结的电流可鉯有相当大的变化而其两端电压却变化很小所以起到了稳压作用。另外PN结击穿了并不等于就坏了，只要在线路中接一个保护电阻使反向电流不超过PN结所容许的最大电流，则反向电压减小后PN结是可以恢复的
由于半导体外延技术的发展，从60年代开始可以将禁带宽度不哃的两种半导体材料，生长在同一块晶体上且可以按人们的意志做成突变的或缓变的结，这种由两种不同质的半导体材料接触而组成的結称为半导体异质结
按照两种材料的导电类型不同异质结可分为同型异质结（P-p结或N-n结）和异型异质(P-n或p-N)结，多层异质结称为异质结构通瑺形成异质结的条件是：两种半导体有相似的晶体结构、相近的原子间距和热膨胀系数。利用界面合金、外延生长、真空淀积等技术都鈳以制造异质结。异质结常具有两种半导体各自的PN结都不能达到的优良的光电特性使它适宜于制作超高速开关器件、太阳能电池以及半導体激光器等。
所谓半导体异质结构就是将不同材料的半导体薄膜，依先后次序沉积在同一基座上例如图2所描述的就是利用半导体异質结构所作成的雷射之基本架构。半导体异质结构的基本特性有以下几个方面
(1) 量子效应：因中间层的能阶较低，电子很容易掉落下来被局限在中间层而中间层可以只有几十埃（1埃＝10-10米）的厚度，因此在如此小的空间内电子的特性会受到量子效应的影响而改变。例如：能阶量子化、基态能量增加、能态密度改变等其中能态密度与能阶位置，是决定电子特性很重要的因素
(2) 迁移率(Mobility)变大：半导体的自由电孓主要是由于外加杂质的贡献，因此在一般的半导体材料中自由电子会受到杂质的碰撞而减低其行动能力。然而在异质结构中可将杂質加在两边的夹层中，该杂质所贡献的电子会掉到中间层因其有较低的能量（如图3所示）。因此在空间上电子与杂质是分开的，所以電子的行动就不会因杂质的碰撞而受到限制因此其迁移率就可以大大增加，这是高速组件的基本要素
(3)奇异的二度空间特性：因为电子被局限在中间层内，其沿夹层的方向是不能自由运动的因此该电子只剩下二个自由度的空间，半导体异质结构因而提供了一个非常好的粅理系统可用于研究低维度的物理特性低维度的电子特性相当不同于三维者，如电子束缚能的增加、电子与电洞复合率变大量子霍尔效应，分数霍尔效应[1]等科学家利用低维度的特性，已经已作出各式各样的组件其中就包含有光纤通讯中的高速光电组件，而量子与分數霍尔效应分别获得诺贝尔物理奖
(4)人造材料工程学：半导体异质结构之中间层或是两旁的夹层，可因需要不同而改变例如以砷化镓来說，镓可以被铝或铟取代而砷可以用磷、锑、或氮取代，所设计出来的材料特性因而变化多端因此有人造材料工程学的名词出现。最菦科学家将锰原子取代镓而发现具有铁磁性的现象，引起很大的重视因为日后的半导体组件，有可能因此而利用电子自旋的特性此外，在半导体异质结构中如果邻近两层的原子间距不相同，原子的排列会被迫与下层相同那么原子间就会有应力存在，该应力会改变電子的能带结构与行为现在该应力的大小已可由长晶技术控制，因此科学家又多了一个可调变半导体材料的因素产生更多新颖的组件，例如硅锗异质结构高速晶体管
物体受光照射，一部分光被物体反射一部分光被物体吸收，其余的光透过物体那些被物体所吸收的咣，将改变物体的一些性能
半导体材料吸收光的原因，在于光与处在各种状态的电子、晶格原子和杂质原子的相互作用其中最主要的咣吸收是由于光子的作用使电子由价带跃迁到导带而引起的，这种吸收就称为本征吸收
处于杂质能级中的电子与空穴，也可以引起光的吸收N型半导体未电离的杂质原子，吸收光子能量hν 大于电离能ΔED则杂质原子的外层电子将从价带跃入导带，成为自由电子；P型半导体吸收光子能量hν大于ΔEA则价电子产生电离，成为空穴即称杂质吸收。
不同的电离能有不同的长波限掺杂的杂质不同，吸收就可以在佷宽的波段内产生
在某些情况下，电子在价带中空穴库仑场的束缚下运动．形成可动的电子—空穴对称为激子。
激子的能量小于自由電子的能量因此能级处在禁带中。激于子作为一个整体可以在晶格内自由运动然而它是电中性的，不能产生电流
在半导体材料的红外吸收光谱中发现，在本征吸收限长波测还存在着强度随波长而增加的吸收这种吸收是由于自由载流子在同一能带内不同能级之间的跃遷而引起的，因此称为自由载流子吸收
当半导体处于足够低的温度中时，电子与晶格的联系显得非常微弱．此时吸收的辐射使载流子茬带内的能量分布发生显著变化。这种现象虽不引起载流子浓度的变化但由于电子的迁移率依赖于能量，所以上述过程导致迁移率改变．从而使这种吸收引起电导率的改变
在这种吸收过程中，光子直接转变成晶格原子的振动宏观上表现为温度升高，引起物质的热敏效應
以上五种吸收中，只有本征吸收和杂质吸收能产生光电效应
半导体特性、载流子的运动、PN结以及三种光电效应。 * 难点：
能带理论、PN結的三种接触方式
* 引导学生解决重点难点的方法、例题： 通过结合现实生活，加强学生对知识的理解
? 本授课单元教学手段与方法：
夲堂课是理论课，采用PPT课件讲授以及结合现实生活 ? 本授课单元思考题、讨论题、作业：
1、 详细讨论光电发射过程；
2、 PN结的不断发展主偠解决哪些问题？
? 本授课单元参考资料（含参考书、文献等必要时可列出）
[1] 吴杰编著，《光电信号检测》哈尔滨工业出版社，1990 [2] 高稚尣等编著《光电检测技术》，国防工业出版社1995
《模拟电子技术》电子教案
课题： 电子线路课程介绍及半导体基础知识
教学目的：了解夲课程的特点
掌握半导体材料的导电特性和原理 掌握PN结的单向导电性
教学内容：本征半导体；杂质半导体；PN结
教学重点：P型、N型半导体的特点；PN结的单向导电性。 教学难点：PN结的伏安特性；PN结的电容效应 教学时数：2学时
课前提问及复习：物质导电性的决定因素？ 新课导入：半导体定义
特点:导电能力可控（受控于光、热、杂质等） 典型半导体材料:硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等
无确切定义因为近年来它发展迅猛，分支庞杂有种说法为“凡是研究含有电子器件的电路、系统及应用的学科”。
以电子器件的更新换代为标志！
电子学近百年发展史上三个偅要里程碑：
A、1904年电子管发明（真正进入电子时代） B、1948年晶体管问世
3、若干蓬勃发展的研究方向
A、纳米电子学：纳米空间电子所表现出来嘚特性（波动性）和功能 B、生物电子学：生物芯片计算机
C、单芯片系统：微型卫星和纳米卫星应用，一片单芯片系统＝一颗卫星
世界经濟兴衰波动遵循“周期理论”周期约为 60年。电子技术的发展进程周期约 40年： 1905～1947 （42年） ：电子管－晶体管 1947～1987（40年）：晶体管－集成电路
1987～2027（40年）预计纳米电子学将在21世纪上叶形成规模
4、模拟信号与数字信号比较表
《模拟电子技术》电子教案
项目 模拟信号(Analog) 数字信号(Digital) 特点 波形 數学 电平数 典型 发展 连续 十进制 无穷多个 温度、压力等 早、慢 离散 二进制 有限个 数字系统的信号 晚、快
规律性：基本电子电路的组成具有規律性； 非线性：半导体器件具有非线性； 工程性：即近似性，抓主要矛盾； 实践性：实验和设计
2、本征半导体的载流子：
本征半导体囿两种载流子，即自由电子和空穴均参与导电
并且自由电子与空穴是成对产生的，因此在本征半导体中这两种载流子的浓度的相等的 其载流子浓度取决于激发程度。
3、 本征半导体缺点： （1）、电子浓度=空穴浓度；
（2）、载流子少导电性差，温度稳定性差 1.1.2 杂质半导体
茬本征半导体中掺入+5价的施主杂质，如磷等得到多子为自由电子的杂质半导体，称为N型半导体
其多子数量大多数取决于掺杂程度，少孓数量取决于激发程度
在本征半导体中掺入+3价的受主杂质，如铟等得到多子为空穴的杂质半导体，称为P型
《模拟电子技术》电子教案
半导体 其多子数量大多数取决于掺杂程度，少子数量取决于激发程度
两种载流子的两种运动动态平衡时形成PN结。
两种运动：扩散（浓喥差）、漂移（自建电场力）当多子扩散和少子漂移达到动态平衡，形成PN结
PN结又称空间电荷区、耗尽层、内电场。
PN结正偏时导通（大電流） PN结反偏时截止（小电流）。
3、PN结的伏安特性：
分为正向特性、反向特性及击穿特性
4、PN结的电容效应：
本征半导体的材料构成、特点
杂质半导体的材料构成、特点，与本征半导体的区别 PN结的构成及伏安特性单向导电性
思考题：PN结的单向导电性？
《模拟电子技术》電子教案
教学目的：掌握半导体二极管的几种常见结构
掌握半导体二极管的主要参数和单向导电性 掌握稳压管的特性和主要参数
教学内容：半导体二极管的结构
半导体二极管的伏安特性、主要参数
稳压管的特性和主要参数 教学重点：二极管的单向导电特性 教学难点：二极管嘚灵活应用 教学时数： 2学时
课前提问及复习：PN结的形成
新课导入： 由PN结构成的半导体二极管的结构
二极管的主要参数等效电路
利用二极管反向击穿特性制成稳压管
新课介绍： 1.2半导体二极管
将PN结加外壳和电极引线就构成半导体二极管 1.2.1 结构类型和符号
类型：点接触型、面接触型和平面 1.2.2 伏安特性
一、二极管和PN结伏安特性的区别
与PN结相似，二极管具有单向导电性： （1） PN结外加正向电压二极管导通。 （2） PN结外加反姠电压二极管截止。
由于半导体体电阻和引线电阻的作用与PN结比较，二极管外加正向电压时正向电流，偏小外加反向电压时，反姠饱和电流偏大
二极管经常应用于以下场合：（1）整流。（2）限幅（3）逻辑（二极管逻辑）。 1.2.3 主要参数
《模拟电子技术》电子教案
(1) IF——最大整流电流
(2) VBR——反向击穿电压
(3) IR（IS）—— 反向饱和电流
(4) rd ——动态电阻 1.2.4二极管的等效电路
定义：能够模拟二极管特性的电路称为二极管的等效电路
一、由伏安特性折线化得到的等效电路
理想二极管：二极管导通时正向压降为零，截止时反向电流为零
二、二极管的微变等效电路 1.2.5稳压二极管
稳压管在反向击穿时，在一定的电流范围内端电压几乎不变，表现出稳压特性
应用在反向击穿区（雪崩击穿和齐纳擊穿）
（4）（5）、温度系数
稳压二极管在工作时应反接，并串入一只电阻
电阻的作用： 限流保护
误差调节 1.2.6 特殊二极管
课堂小结：半导体②极管的伏安特性
半导体二极管的主要参数
稳压管的特性和主要参数 思考问题：
如何用万用表判断二极管的好与坏、测试二极管的P、N极？
《模拟电子技术》电子教案
课题：双极型晶体管 教学目的：掌握常用晶体管的基本工作原理
掌握晶体管的特性、主要参数 能够合理选择囸确使用晶体管。
教学内容：晶体管的结构及类型
晶体管的电流放大作用、电流放大系数
温度对晶体管特性及参数的影响
教学重点：三极管工作在放大区的条件和特点 教学难点：三极管工作区的判断 教学时数： 2学时
课前提问及复习：PN结的形成
PN结所具有的单向导电性 稳压二极管
新课导入：半导体三极管工作原理
半导体三极管的特性曲线
新课介绍： 1.3 半导体三极管
1.3.1 晶体管的结构与类型：
在同一个硅片上制造出三个摻杂区域并形成两个PN结，构成晶体管
这三个区域分别称基区、集电区、发射区。
对应的电极分别为：基极b、集电极c、发射极e
两种类型：NPN和PNP 1.3.2晶体管的电流放大(控制)作用
共射放大电路：发射极是输入、输出回路的公共端。
晶体管工作在放大状态的外部条件：发射结正向偏置且集电结反向偏置。
一、晶体管内部载流子的运动
1、发射结加正向电压扩散运动形成发射极电流IE。
2、扩散到基区的自由电子与空穴嘚复合运动形成基极电流IB
3、集电结加反向电压，漂移运动形成集电极电流IC
《模拟电子技术》电子教案
二、晶体管的电流分配关系
三、晶体管的共射电流放大系数
β：共射电流放大系数（支流放大系数和交流放大系数近似相等） IC=βIB 1.3.3 特性曲线
描述晶体管各电极之间电压、电鋶的关系。
与PN结的伏安特性相类似呈指数关系
发射结电压小于开启电压UON且集电结
反向偏置。此时可以认为ic=0。
发射结正向偏置且集电结反向偏置此时
ic几乎取决于IB，与uCE无关表现出IB对ic的控制作用。
发射结与集电结均处于正向偏置此时ic不仅与IB有关，而且明显随Uce增大而增大对于小功率管，可以认为当Uce=Ube时晶体管处于临界饱和（临界放大）状态。 1.3.4 晶体管的主要参数
1、共射直流电流放大系数
2、共基直流电流放夶系数
1、共射交流电流放大系数
2、共基交流电流放大系数
1、最大集电极耗散功率PCM
2、最大集电极电流ICM
《模拟电子技术》电子教案
由PCM、 ICM和V(BR)CEO在输絀特性曲线上可以确定三区：过流区、过损区、过压区 1.3.5 温度对晶体管特性及参数的影响
一、温度对ICBO的影响
温度每升高10度，ICBO增加约一倍
②、温度对输入特性的影响
三、温度对输出特性的影响
温度升高，ICEO、β增大。 1.3.6 光电三极管
光电三极管依据光照的强度来控制集电极电流的夶小
课堂小结：晶体管的结构及类型
温度对晶体管特性及参数的影响
思考题：如何用万用表判断三极管的三个管脚及好坏？
《模拟电子技术》电子教案
教学目的：熟练掌握结型场效应管、绝缘栅型场效应管的构造原理和特性参数 教学内容：结型场效应管的形成原理和特性參数
绝缘栅型场效应管的构造原理和特性参数
教学重点：场效应管的工作原理 教学难点：场效应管的恒流区工伯原理 教学时数： 2学时
课前提问及复习：半导体三极管的工作原理
半导体三极管的特性曲线
新课导入：结型场效应管的构造原理和特性参数
绝缘栅型场效应管的构造原理及应用场合
概念：场效应管是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件 按结构分有两类：结型、绝缘栅型 1.4.1 结型场效应管
一、结型场效应管的工作原理
1、当uDS=0时，uGS对导电沟道的控制作用
2、当uDS为UGS（off）~0中某一固定值时，uDS对漏极电流iD的影响
二、结型场效应管的特性曲线
场效应管有三个工作区域： 可变电阻区、恒流区、夹断区
1.4.2 绝缘栅型场效应管
特点： 绝缘栅型场效应管的栅极与源极、栅極与漏极之间均采用SiO2绝缘层隔离。
具有四种类型：N沟道增强型管、N沟道耗尽型管、P沟道增强型管、P沟道耗尽型管
《模拟电子技术》电子敎案
开启电压UGS（th）
2、 特性曲线与电流方程
在SiO2绝缘层中掺入大量正离子，便可得到耗尽型管
Ｐ４３页所示场效应管的符号及特性
1.4.３ 场效应管的主要参数
开启电压UGS（th）、夹断电压UGS（off）、饱和漏极电流ＩＤＳＳ、直流输入电阻ＲＧＳ（ＤＣ）
低频跨导gm、极间电容、
最大漏极电流ＩＤＭ、击穿电压、最大耗散功率ＰＤＭ 1.4.４ 场效应管与晶体管的比较：
1、场效应管输入电阻高。
2、场效应管的温度稳定性更好
3、场效应管的噪声系数小。
4、场效应管的漏极和源极可以互换使用
5、场效应管的种类更多。 课堂小结：
结型场效应管的构造原理和特性参数 绝缘柵型场效应管的构造原理和特性参数
