第1章-常用半导体器件课件

1课程介绍课程介绍 低频电子技术低频电子技术21.课程介绍课程介绍1.1.1 课程性质与面向对象课程性质与面向对象课程性质：课程性质：专业基础课；专业基础课；面向对象：面向对象：电子信息工程专业。电子信息工程专业。课程学时：课程学时：总计总计50学时，学时，3.5学分，学分，其中理论其中理论40学时，实验（含上机）学时，实验（含上机）10学时。学时。课程名称：课程名称：低频电子技术；低频电子技术；模拟信号：在时间上和模拟信号：在时间上和数值上数值上连续连续的信号。的信号。数字信号：在时间上和数字信号：在时间上和数值上数值上不连续不连续的（即离的（即离散的）信号。散的）信号。uu模拟信号波形模拟信号波形数字信号波形数字信号波形ttA/D变换变换1.课程介绍课程介绍四个基本概念：四个基本概念：1、模拟信号与数字信号、模拟信号与数字信号 4电路的组成及作用电路的组成及作用1.课程介绍课程介绍四个基本概念：四个基本概念：2、电路：、电路：电流的通路；是各种电气设备或元件电流的通路；是各种电气设备或元件按照一定方式连接起来组成的总体。按照一定方式连接起来组成的总体。电源（或信号源）：电源（或信号源）：提供电能（或信号）；提供电能（或信号）；负负 载：载：吸收或转换电能；吸收或转换电能；中间环节：中间环节：连接和控制电源和负载；连接和控制电源和负载；1.课程介绍课程介绍四个基本概念：四个基本概念：模拟电路与数字电路模拟电路与数字电路 三极管三极管U-I特性曲线特性曲线模拟电路模拟电路数字电路：反向器数字电路：反向器频率：频率：单位时间单位时间内内信号信号完成周期性变化的次。完成周期性变化的次。f=1/T1.课程介绍课程介绍四个基本概念：四个基本概念：3、频率、频率共同特点：信号的变共同特点：信号的变化。化。直流直流与与交流交流电气和电子工程师学会电气和电子工程师学会(IEEE)制定的频谱划分表：制定的频谱划分表：低频低频频率为频率为30300kHz；中频中频频率为频率为3003000kHz；高频高频频率为频率为330MHz；频率范围在频率范围在30300MHz的为的为甚高频甚高频；频率范围在频率范围在3001000MHz的为的为特高频特高频。1.课程介绍课程介绍四个基本概念：四个基本概念：4、低频信号与高频信号、低频信号与高频信号 低频低频信号：信号：信号变化缓慢、波形平滑信号变化缓慢、波形平滑。1.课程介绍课程介绍四个基本概念：四个基本概念：4、低频信号与高频信号、低频信号与高频信号 高频高频信号：信号信号：信号变化非常快、有突变变化非常快、有突变。语语音音信信号号样样本本1.课程介绍课程介绍四个基本概念：四个基本概念：低频与高频的主要区别：理想电路元件低频与高频的主要区别：理想电路元件 1.理想电压源理想电压源（恒压源）（恒压源）:IE+_abUab伏安特性伏安特性IUabE2、理想电流源、理想电流源（恒流源（恒流源):abIUabIsIUabISRiu 电阻电阻 R 电感电感 Lui 电场能量与磁电场能量与磁场能量转换场能量转换 电容电容 C单位电压下单位电压下存储的电荷存储的电荷ui通高频阻低频通高频阻低频通低频阻高频通低频阻高频1.课程介绍课程介绍四个基本概念：四个基本概念：低频与高频的主要区别低频与高频的主要区别 121.课程介绍课程介绍1.1.2 课程的内容课程的内容章目章目讲授讲授学时学时实验、上机、实验、上机、实训等实训等备注注第第一一章章：常常用用半半导体体二二极极管管和和三极管三极管6第二章：基本放大第二章：基本放大电路路6实验一实验一 单单级放大电路级放大电路2第三章：放大第三章：放大电路的路的频率特性率特性2第四章：第四章：场效效应管放大管放大电路路4第五章：第五章：负反反馈放大放大电路路4实验二：负实验二：负反馈放大电反馈放大电路路2第六章：集成运算放大器第六章：集成运算放大器3实验三：实验三：差差动放大器动放大器2 2131.课程介绍课程介绍1.1.2 课程的内容课程的内容章目章目讲授讲授学时学时实验、上机、实验、上机、实训等实训等备注注第七章：集成运算放大器的第七章：集成运算放大器的应用用5实验四：实验四：集集成运放应用成运放应用2 2第八章：波形第八章：波形产生生电路与路与变换电路路4实验五：五：LC正弦波振荡器正弦波振荡器2 2第九章第九章 低低频功率放大功率放大电路路2第十章：直流第十章：直流电源源4合计合计4040142.课程考核方式课程考核方式 成绩考核：成绩考核：总成绩包括平时成绩（作业、出勤）总成绩包括平时成绩（作业、出勤）和期末考试成绩。和期末考试成绩。评定方式：评定方式：平时百分制占平时百分制占30%（作业占（作业占10%、出勤、出勤10%、实验、实验10%）期末考试成绩百分制占期末考试成绩百分制占70%。常用半导体器件常用半导体器件第第 1 1 章章1.1 PN结及其单向导电性结及其单向导电性1.2 半导体二极管半导体二极管1.3 稳压二极管稳压二极管1.5 光电器件光电器件第第 1 章常用半导体器件章常用半导体器件1.4 半导体三极管半导体三极管本章学习目标本章学习目标l理解理解电子和空穴电子和空穴两种两种载流子载流子及及扩散运动和漂移运动扩散运动和漂移运动概念。概念。l掌握掌握PNPN结的单向导电性结的单向导电性。l掌握二极管的掌握二极管的伏安特性伏安特性、主要参数主要参数及主要及主要应用场合应用场合。l了解了解稳压管的稳压作用稳压管的稳压作用、主要参数及应用。、主要参数及应用。l掌握掌握三极管三极管的工作原理、特性曲线、主要参数、放大作的工作原理、特性曲线、主要参数、放大作用和开关作用。用和开关作用。l会会分析三极管的三种工作状态分析三极管的三种工作状态。1END1.1 PN结及其单向导电性结及其单向导电性1.1.1 半导体基础知识半导体基础知识导导 体体:例如例如金属金属。绝缘体：绝缘体：如如橡皮橡皮、陶瓷陶瓷、塑料塑料和和石英石英等。等。半导体：半导体：如如锗锗、硅硅、砷化镓砷化镓和一些和一些硫化物硫化物、氧化物氧化物半导体的特点半导体的特点当受外界当受外界热和光的作用热和光的作用时，它的时，它的导电能力导电能力明显变化明显变化。往纯净的半导体中往纯净的半导体中掺入某些杂质掺入某些杂质，会使它的，会使它的导电能力导电能力明显改变明显改变。1.本征半导体本征半导体GeSi本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理纯净的半导体纯净的半导体。如：硅和锗如：硅和锗1）最外层四个价电子。）最外层四个价电子。2）共价键结构）共价键结构+4+4+4+4+4表示除去价电子后的原子表示除去价电子后的原子束缚电子束缚电子共价键：对电子具有较强的束缚能力共价键：对电子具有较强的束缚能力3）在）在绝对绝对0度度和没有和没有外界激发外界激发时时,导电能力为导电能力为0，相当于绝缘体。，相当于绝缘体。+4+4+4+44）当）当热热或或光激发光激发时，时，某些价电子某些价电子获得足够的能获得足够的能量量脱离共价键的束缚脱离共价键的束缚+4+4+4+4空空穴穴束缚束缚电子电子自由自由电子电子共价键束缚共价键束缚没有可以运动的带电粒子没有可以运动的带电粒子电子空穴对电子空穴对形成两种载流子形成两种载流子 在在外电场外电场的作用下，空穴的作用下，空穴吸引临近的电子来填补，这吸引临近的电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，样的结果相当于空穴的迁移，而而空穴的迁移相当于正电荷空穴的迁移相当于正电荷的移动的移动，因此可以认为空穴，因此可以认为空穴是载流子。是载流子。+4+4+4+45）自由电子和空穴的运动形成电流）自由电子和空穴的运动形成电流本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体中存在数量相等的两种本征半导体中存在数量相等的两种载流载流子子，即，即自由电子自由电子和和空穴空穴。温度温度越高越高载流子的载流子的浓度浓度越高越高本征半导本征半导体的体的导电能力越强导电能力越强。本征半导体的导电能力取决于本征半导体的导电能力取决于载流子的载流子的浓度浓度。归纳归纳2.杂质半导体杂质半导体目的：目的：改变改变导电能力导电能力。工艺：工艺：在本征半导体中掺入某些在本征半导体中掺入某些微量杂质。微量杂质。1）N型半导体型半导体多数载流子（多数载流子（多子多子）：电子。取决于掺杂浓度；）：电子。取决于掺杂浓度；少数载流子（少数载流子（少子少子）：空穴。取决于温度。）：空穴。取决于温度。+4+4+5+4多余多余电子电子磷原子磷原子2）P型半导体型半导体多数载流子（多数载流子（多子多子）：空穴。取决于掺杂浓度；）：空穴。取决于掺杂浓度；少数载流子（少数载流子（少子少子）：电子。取决于温度。）：电子。取决于温度。+4+4+3+4空穴空穴硼原子硼原子杂质半导体的示意表示法杂质半导体的示意表示法P型半导体型半导体+N型半导体型半导体 杂质半导体本身虽然一种载流子数量大大增加，杂质半导体本身虽然一种载流子数量大大增加，但对外不显示电性。但对外不显示电性。归纳归纳3、杂质半导体中、杂质半导体中起导电作用起导电作用的主要是的主要是多子多子。4、N型半导体中型半导体中电子是多子电子是多子，空穴是少子，空穴是少子；P型半导体中型半导体中空穴是多子空穴是多子，电子是少子。，电子是少子。1、杂质半导体中、杂质半导体中两种载流子浓度不同两种载流子浓度不同，分为多数，分为多数载流子和少数载流子（简称载流子和少数载流子（简称多子、少子多子、少子）。）。2、杂质半导体中、杂质半导体中多数载流子的数量取决于掺杂多数载流子的数量取决于掺杂浓度浓度，少数载流子的数量取决于温度少数载流子的数量取决于温度。1.1.2 PN 结的形成结的形成在同一片半导体基片上，分别制造在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和型半导体和N型半导体，经过载流子的扩散运动，在它们的交型半导体，经过载流子的扩散运动，在它们的交界面处就形成了界面处就形成了PN结。结。PN结结N型区型区P型区型区+P型半导体型半导体N型半导体型半导体+浓度不同，扩散运动内电场E漂移运动空间电荷区空间电荷区PN结处载流子的运动结处载流子的运动扩散的结果是使空间电扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽。荷区逐渐加宽。漂移运动P型半导体型半导体N型半导型半导体体+扩散运动内电场EPN结处载流子的运动结处载流子的运动内电场越强，就使漂内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。使空间电荷区变薄。漂移运动P型半导体型半导体N型半导体型半导体+扩散运动内电场EPN结处载流子的运动结处载流子的运动所以扩散和漂所以扩散和漂移这一对相反移这一对相反的运动最终达的运动最终达到平衡，相当到平衡，相当于两个区之间于两个区之间没有电荷运动，没有电荷运动，空间电荷区的空间电荷区的厚度固定不变。厚度固定不变。因浓度差因浓度差 多子的扩散运动多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区由杂质离子形成空间电荷区 空间电荷区形成内电场空间电荷区形成内电场 内电场促使少子漂移内电场促使少子漂移 内内电电场场阻阻止止多多子子扩扩散散空间电荷区中空间电荷区中没有载流子没有载流子。空间电荷区中空间电荷区中内电场阻碍多子内电场阻碍多子（P中的中的空穴、空穴、N中的电子）中的电子）的的扩散运动。扩散运动。P中的电子和中的电子和N中的空穴（中的空穴（都是少子都是少子），），数量有限数量有限，因此由它们形成的，因此由它们形成的漂移电流漂移电流很小很小。空间电荷区中空间电荷区中内电场推动少子内电场推动少子（P中的中的电子、电子、N中的空穴）中的空穴）的的漂移运动。漂移运动。归纳归纳PN结结加正向电压加正向电压（正向偏置）正向偏置）+内电场内电场外电场外电场变薄变薄PN+_内电场被削弱，内电场被削弱，多子的扩散加强多子的扩散加强能够形成较大的能够形成较大的扩散电流。扩散电流。I正正1.1.3 PN结的单向导电性结的单向导电性PN结结加反向电压加反向电压（反向偏置反向偏置）+内电场内电场外电场外电场变厚变厚NP+_内电场被被加强，内电场被被加强，多子的扩散受抑多子的扩散受抑制。少子漂移加制。少子漂移加强，但少子数量强，但少子数量有限，只能形成有限，只能形成较小的反向电流。较小的反向电流。I反反PN结的单向导电性结的单向导电性正向特性正向特性反向特性反向特性归纳归纳P（+），），N（-），外电场削弱内电场，结导通，），外电场削弱内电场，结导通，I大；大；I的大小与外加电压有关；的大小与外加电压有关；P（-），），N（+），外电场增强内电场，结不通，），外电场增强内电场，结不通，I反反很小；很小；I反反的大小与少子的数量有关，与的大小与少子的数量有关，与温度有关；温度有关；1.2 半导体二极管半导体二极管1.2.1 基本结构基本结构PN结结 +管壳和引线管壳和引线PN阳极阳极阴极阴极符号：符号：VD半导体二极管半导体二极管半导体二极管半导体二极管半导体二极管半导体二极管1.2.2 伏安特性伏安特性UI死区电压死区电压 硅管硅管0.6V,锗管锗管0.2V。导通压降导通压降:硅硅管管0.60.7V,锗锗管管0.20.3V。反向击穿电反向击穿电压压U(BR)正向特性：正向特性：EVDI反向特性：反向特性：EVDI反反U死区电死区电压，导通；压，导通；UI I反反很小，与温度很小，与温度有关；有关；U 击穿电击穿电压，击穿导通；压，击穿导通；I 1.2.3 主要参数主要参数1.最大整流电流最大整流电流 IOM2.最大反向工作电压最大反向工作电压URM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。二极管正常工作时允许承受的最大反向工作电压二极管正常工作时允许承受的最大反向工作电压。手册上给。手册上给出的最高反向工作电压出的最高反向工作电压URM一般是一般是UBR的一半。的一半。3.最大反向电流最大反向电流 IRM指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要大几十到几百倍。反向电流较小，锗管的反向电流要大几十到几百倍。1.理想二极管理想二极管U 0，VD导通；导通；UD=0，I取决于外电路；相当于一取决于外电路；相当于一个闭合的开关个闭合的开关EVDIUDEIUU 0，VD截止；截止；I=0，UD（负值）取决于外电路；（负值）取决于外电路；相当于一个断开的开关相当于一个断开的开关EVDI反反UDEI反反U1.2.4 应用举例应用举例2.二极管的应用二极管的应用电路如图示：已知电路如图示：已知E=5V，ui=10sin t VRVDEuiuO解：解：此类电路的分析方法：此类电路的分析方法：当当D的阳极电位高于阴极电位时，的阳极电位高于阴极电位时，D导通，将导通，将D作为一短路线；作为一短路线；当当D的阳极电位低于阴极电位时，的阳极电位低于阴极电位时，D截止，将截止，将D作为一断开的开关；作为一断开的开关；将二极管看成理想二极管将二极管看成理想二极管ui tuO t10V5V5V削波削波例例1求：求：uO的波形的波形RRLuiuRuotttuiuRuo设设=RC tp，求求uo的波形的波形tp例例2 22END1.3 稳压二极管稳压二极管UIUZIZIZmax UZ IZ工作于反工作于反向击穿状向击穿状态态，曲线越，曲线越陡，电压陡，电压越稳定。越稳定。1.结构和符号：结构和符号：结构同二极管结构同二极管2.伏安特性：伏安特性：稳压值稳压值同二极管同二极管VDZ稳压稳压误差误差+-+-3.主要参数主要参数1）稳定电压）稳定电压 UZ2）动态电阻）动态电阻ZZIUZrdd=3）稳定电流）稳定电流IZ、最大、最小稳定电流最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。4）最大允许功耗）最大允许功耗UIUZIZminIZmax反映稳压性能好坏。反映稳压性能好坏。4.稳压管与二极管的主要区别稳压管与二极管的主要区别稳压管运用在反向击穿区稳压管运用在反向击穿区 二极管运用在正向区；二极管运用在正向区；稳压管比二极管的反向特性更陡。稳压管比二极管的反向特性更陡。归纳归纳 稳压二极管在稳压二极管在工作时应反接，工作时应反接，并串入一只电阻。并串入一只电阻。电阻的作用：电阻的作用：第一：第一：起起限流限流作用，以保护稳压管；作用，以保护稳压管；其次：其次：当输入电压或负载电流变化时，当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流调节稳压管的工作电流，从而，从而起到稳压作用起到稳压作用。UO VDZRRL+已知图示电路中，已知图示电路中，UZ=6V，最，最小稳定电流小稳定电流IZmin=5mA，最大，最大稳定电流稳定电流IZmax=25mA，负载电负载电阻阻RL=600，求限流电阻，求限流电阻R的的取值范围。取值范围。RIRUO VDZRLILIDZ+UI=10V解解：由由：得得：uiOuiIZUZIZM例例4 41.4 半导体三极管半导体三极管1.4.1 三极管的基本结构三极管的基本结构NPN型型PNP型型BEC基极基极发射极发射极集电极集电极NNPPPNBEC发射极发射极集电极集电极基极基极基区：较薄，基区：较薄，掺杂浓度低掺杂浓度低集电区：集电区：面积较大面积较大发射区：掺发射区：掺杂浓度较高杂浓度较高BEC基极基极发射极发射极集电极集电极NNP目的：目的：电流放大作用。电流放大作用。BEC基极基极发射极发射极集电极集电极NNP发射结发射结集电结集电结1.放大状态放大状态BECNNPEBRBEcRC1.4.2 三极管的工作原理三极管的工作原理放大的条件：放大的条件：发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏EB保证发射结正偏，保证发射结正偏，ECEB保证集电结反偏。保证集电结反偏。三种工作状态：三种工作状态：放大状态放大状态，饱和状态饱和状态和和截止状态。截止状态。进入进入P区的电子区的电子少部分与基区的少部分与基区的空穴复合，形成空穴复合，形成电流电流IB ，多数扩，多数扩散到集电结。散到集电结。BECNNPEBRBEc发射结正发射结正偏，发射偏，发射区电子不区电子不断断向基区向基区扩散扩散，形，形成发射极成发射极电流电流IE。IEIBRCIB从基区从基区扩散扩散来的电子作来的电子作为集电结的为集电结的少子，少子，漂移漂移进入集电结进入集电结而被收集，而被收集，形成形成IC。BECNNPEBRBEcIEICIBICRCIBIC与与IB之比称为之比称为电流放大倍数电流放大倍数静态电流放大系数：静态电流放大系数：动态电流放大系数：动态电流放大系数：通常：通常：BECIBIEICNPN型三极管型三极管BECIBIEICPNP型三极管型三极管注意注意！只有：只有：发射结正偏，集电结反偏，发射结正偏，集电结反偏，晶体管才能工作在放大状态。晶体管才能工作在放大状态。2.饱和状态饱和状态当三极管的当三极管的UCEUBE时，时，BC结处于正向偏置结处于正向偏置，此时，此时，即使再增加即使再增加IB，IC也不会增也不会增加了。加了。饱和状态饱和状态饱和的三极管饱和的三极管相当于一个相当于一个闭闭合的开关合的开关3.截止状态截止状态当三极管的当三极管的UBEIC，UCE 0.3V称为称为饱和区。饱和区。IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域中此区域中:IB=0,IC=ICEO,UBE0，UCE UBE 发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏IC =IB 电流放大作用电流放大作用UBE0，UCE UBE IC =IB 发射结正偏，集电结正偏发射结正偏，集电结正偏无电流放大作用无电流放大作用放大区放大区截止区截止区饱和区饱和区1.4.4 主要参数主要参数直流电流放大倍数：直流电流放大倍数：1.电流放大倍数电流放大倍数交流电流放大倍数：交流电流放大倍数：两者非常接近，通常用作：两者非常接近，通常用作：一般为一般为 20 2002.集集-射极反向截止电流射极反向截止电流ICEO AICEO基极开路时基极开路时的集电极电的集电极电流。流。随温度变化随温度变化。所以集电极电流应为：所以集电极电流应为：IC=IB+ICEO特点：特点：ICEO受温度影响很大，当温度上升受温度影响很大，当温度上升时，时，ICEO增加很快，所以增加很快，所以IC也相应增加。也相应增加。三极三极管的温度特性较差管的温度特性较差。3.集电极最大电流集电极最大电流ICM集电极电流集电极电流IC上升会导致三极管的上升会导致三极管的 值的值的下降，当下降，当 值下降到正常值的三分之二时的集值下降到正常值的三分之二时的集电极电流电极电流即为即为ICM。4.集电极最大允许功耗集电极最大允许功耗PCMPC=ICUCE必定导致结温上升，所以必定导致结温上升，所以PC有限制有限制。PC PCMICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区5.集集-射极反向击穿电压射极反向击穿电压当集当集-射极之间的电压射极之间的电压UCE超过一定的数值超过一定的数值时，三极管就会时，三极管就会被击穿被击穿。使用说明：使用说明：手册上给出的数值是手册上给出的数值是25 C、基极开路时的击穿电压基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。3END1.6 光电器件光电器件1.发光二极管与光电二极管发光二极管与光电二极管1）发光二极管发光二极管LED 发光器件发光器件结构结构：由能发光的化合物半导体材料制作成：由能发光的化合物半导体材料制作成PN结结功能功能：将电能转换成光能。：将电能转换成光能。工作原理工作原理：PN结加正向电压导通时，发光；结加正向电压导通时，发光；PN结加反向电压截止时，不发光。结加反向电压截止时，不发光。导通电压导通电压：1 2V导通电流导通电流：几：几 几十毫安，须接限流电阻几十毫安，须接限流电阻注意：光电二极管工作在反向状态！注意：光电二极管工作在反向状态！2）光电二极管光电二极管受光器件受光器件功能功能：将光能转换成电能。：将光能转换成电能。工作原理工作原理：光照时，产生随光照强度而增加的反向电：光照时，产生随光照强度而增加的反向电流；流；无光照时，反向电流很小。无光照时，反向电流很小。注意：光电三极管工作时，发射结正偏，集注意：光电三极管工作时，发射结正偏，集电结反偏！电结反偏！3）光电三极管光电三极管功能功能：将光能转换成电能，且有电流放大作用。：将光能转换成电能，且有电流放大作用。工作原理工作原理：无光照时，暗电流为：无光照时，暗电流为 IC=（1+）ICBO；有光照时，光电流为有光照时，光电流为 IC=（1+）IL。IL为光照时流过集电结的反向电流。为光照时流过集电结的反向电流。达林达林顿光顿光敏管敏管 特点：输入输出电气隔离，抗干扰能力强；特点：输入输出电气隔离，抗干扰能力强；传输信号失真小，工作稳定可靠。传输信号失真小，工作稳定可靠。4）光电耦合器光电耦合器功能功能：由光将输入端的电信号传递到输出端。：由光将输入端的电信号传递到输出端。工作原理工作原理：输入端加电信号输入端加电信号 发光二极管发光发光二极管发光光电三极管受光产生电流输出光电三极管受光产生电流输出END78知识扩展知识扩展1.本征半导体本征半导体GeSi本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理纯净的半导体纯净的半导体。如：硅和锗如：硅和锗1）最外层四个价电子。）最外层四个价电子。2）共价键结构）共价键结构+4+4+4+4共价键共用电子对共价键共用电子对+4表示除去价电子后的原子表示除去价电子后的原子束缚电子束缚电子共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为中，称为束缚电子束缚电子，常温下束缚电子很难脱，常温下束缚电子很难脱离共价键成为离共价键成为自由电子自由电子，因此本征半导体中，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。力很弱。形成共价键后，每个原子的最外层电形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。子是八个，构成稳定结构。共价键有很强的结合力，共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。使原子规则排列，形成晶体。+4+4+4+43）在绝对）在绝对0度和没有度和没有外界激发时外界激发时,价电子完全价电子完全被共价键束缚着，本征被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动半导体中没有可以运动的带电粒子（即的带电粒子（即载流子载流子），它的导电能力为，它的导电能力为0，相当于绝缘体。相当于绝缘体。+4+4+4+44）在热或光激发）在热或光激发下，使一些价电子获下，使一些价电子获得足够的能量而脱离得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为共价键的束缚，成为自由电子自由电子，同时共价，同时共价键上留下一个空位，键上留下一个空位，称为称为空穴空穴。+4+4+4+4空空穴穴束缚束缚电子电子自由自由电子电子在其它力的作用下，空在其它力的作用下，空穴吸引临近的电子来填穴吸引临近的电子来填补，这样的结果相当于补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为空穴动，因此可以认为空穴是载流子。是载流子。+4+4+4+45）自由电子和空穴的运动形成电流）自由电子和空穴的运动形成电流因热激发而出现的自由电子和空穴是同时因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为成对出现的，称为电子空穴对电子空穴对。