第二章 电子技术基础
本章主要介绍电子技术中常用的半导体二极管、三极管、场效应管、晶闸管及其应用电路的结构、工作原理等基础知识,并简单介绍了其他常用的电子器件知识。
**节 半导体二极管及其应用
一、半导体二极管
1.半导体的导电特性
在自然界中,存在着许多不同的物质,有的物质很容易传导电流,称为导体,金属一般都是导体,如铜、铝、银等。也有的物质几乎不传导电流、称为绝缘体,如橡胶、塑料、陶瓷等。此外还有一类物质,它们的导电能力介于导体和绝缘体之间,如硅、锗、硒以及大多数金属氧化物和硫化物都是半导体,半导体的导电能力在不同条件下又有很大的差别,利用这些特性制成了各种不同用途的半导体器件。
(1)本征半导体没有掺杂其他元素的半导体称为本征半导体。它是纯净的、具有晶体结构的半导体。例如锗、硅单晶体具有共价键结构,即相邻原子*外层的价电子构成共有的电子对、共价键中电子受到原子核的束缚较松,在外界因素激发下(如加热或光照射),即可成自由电子。如果施加外电场,自由电子可以在外电场的作用下逆电场方向移动形成电流。同时,共价键失去一个电子后留下一个空位,称为空穴。在外电场作用下,邻近原子的价电子可能进入这个空穴,但在邻近原子的共价键中出现另一个新的空穴,如此继续下去,这样就好像空穴顺着电场方向移动。空穴运动的方向与价电子运动的方向相反,相当于正电荷的运动。
自由电子和空穴都称为载流子。这是半导体导电方式的重要特点,也是与金属导电原理的本质差别。
本征半导体中的自由电子和空穴总是成对出现,同时不断地复合。由于数量极少,导电能力很低。
(2)N型半导体和P型半导体如果在硅(或锗)的晶体中掺入微量五价元素(如磷等),在某些位置上与硅(或锗)原子组成共价键结构时,只需四个价电子,多余的第五个价电子受原子核的束缚力很小,容易形成自由电子。这时半导体中存在大量自由电子,以自由电子导电方式为主,这种半导体称为电子半导体或N型半导体。在N型半导体中,自由电子为多数载流子,而空穴为少数载流子。
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