1、,01 N型半导体与P型半导体,02 PN结,03 三极管的工作原理,半导体器件是由硅元素构成的，硅原子最外层有4个电子其原子结构如下图所示。,第一节 N型导体与P型半导体,1.1 本征半导体,当硅原子组成硅单质时，最外层的电子互相结合，在每个原子核周围形成四对共价键。 此时所有的电子都被牢牢束缚在原子核周围，不能移动，所以硅单质是不导电的 我们把这种完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体,共价健,第一节 N型半导体和P型半导体,1.2 N型半导体,在本征半导体中掺入微量的磷元素的半导体成为N型半导体,磷元素最外层有五个电子，在形成共价键之后还多出一个电子，这个电子很容易摆脱原子核的
2、束缚，形成自由移动的载流子，从而让半导体导电,磷原子,失去一个电子变为正离子,在N 型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。 。,第一节 N型半导体和P型半导体,1.3 P型半导体,在本征半导体中掺入微量的硼元素的半导体成为P型半导体,硼元素最外层只有三个电子，在形成共价键之后少了一个电子，形成一个空穴，可以吸引临近的电子填补到这个空穴之中，形成电流，从而让半导体导电,在P 型半导体中空穴是多数载流子，电子是少数载流子。 。,硼原子,接受一个电子变为负离子,空穴,01 N型半导体与P型半导体,02 PN结,03 三极的管工作原理,第二节 PN结,2.1 PN结的形成,多子的扩散运动,
3、浓度差,P 型半导体,N 型半导体,内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。,扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，空间电荷区的厚度固定不变。,形成空间电荷区,把P型半导体和N型半导体放在一起就形成了一个PN结，因两端的浓度差，N区中的多子电子扩散到P区，与P区中的空穴复合，在交界面形成一个空间电荷区。,随着空间电荷区的形成，在PN结内部形成了一个从N指向P的内电场，在内电作用下N区的少子空穴向P区漂移，P区少子电子向N区漂移,第二节 PN结,2.2 PN结正向偏置,IF,当在PN结两端加上一个正向偏置电压时，内电场被削弱，空间电荷区变薄，扩散运动增强，当正偏电压大于0.7伏时
4、，空间电荷区消失，PN结处于导通状态,第二节 PN结,2.3 PN结反向偏置,当在PN结两端加上一个反偏置电压时，内电场被增强，空间电荷区变厚，漂移运动增强，形成了一个由少子移动而形成的漂移电流IR，但因为PN结中的少子很少，所以这个IR十分微弱，约等于0，此时PN结截止，视同为一个断开的开关,第二节 PN结,2.3 PN结反向偏置,当在PN结两端加上一个反偏置电压时，内电场被增强，空间电荷区变厚，漂移运动增强，形成了一个由少子移动而形成的漂移电流IR，但因为PN结中的少子很少，所以这个IR十分微弱，约等于0，此时PN结截止，视同为一个断开的开关,PN 结变宽,IR,01 N型半导体与P型半导
5、体,02 PN结,03 三极管的工作原理,第三节 三极管的工作原理,3.1 三极管的结构,三极：基极、集电极、发射极 两结：集电结、发射结 三区：饱和区、截止区、放大区,基区：最薄， 掺杂浓度最低,发射区：掺 杂浓度最高,发射结,集电结,集电区： 面积最大,第三节 三极管的工作原理,3.2 三极管的工作电路,集电结反偏：VBVE,第三节 三极管的工作原理,基区空穴向发射区的扩散可忽略。,发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。,进入P 区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IBE ，多数扩散到集电结。,从基区扩散来的电子作为集电结的少子，漂移进入集电结而被收集，形成ICE。,集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBO。,第三节 三极管的工作原理,三级管工作在放大区时，基极电流IB微小的变化能够引起集电极电流IC较大变化的特性称之为晶体管的电流放大作用,IC与IB之间的关系可以描述为IC=IB,的值在三极管被生产出来之后就确定了，其范围一般为50200,三极管的实质是用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化，是CCCS器件。 。,第三节 三极管的工作原理,可以把三极管想象成一个水龙头，B极是水龙头的开关，而IC就是流出的水,随着空间电荷区的形成，在 IB越大，开关也就开得越大，流出的水也就越多，IC也就越大,B极,C极,E极,IC,IB,
