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  • 1 # 掉眼淚的太陽

    因為晶體矽具有一個非常重要的特性——單方向導電,也就是說,電流只能從一端流向另一端,製作半導體器件的原材料就需要具有有這種特有的特性材料。多角度解釋:(1)熱敏性 半導體材料的電阻率與溫度有密切的關係.溫度升高,半導體的電阻率會明顯變小.例如純鍺(Ge),溫度每升高10度,其電阻率就會減少到原來的一半.(2)光電特性 很多半導體材料對光十分敏感,無光照時,不易導電;受到光照時,就變的容易導電了.例如,常用的硫化鎘半導體光敏電阻,在無光照時電阻高達幾十兆歐,受到光照時電阻會減小到幾十千歐.半導體受光照後電阻明顯變小的現象稱為“光導電”.利用光導電特性製作的光電器件還有光電二極體和光電三極體等.近年來廣泛使用著一種半導體發光器件--發光二極體,它透過電流時能夠發光,把電能直接轉成光能.目前已製作出發黃,綠,紅,藍幾色的發光二極體,以及發出不可見光紅外線的發光二極體.另一種常見的光電轉換器件是矽光電池,它可以把光能直接轉換成電能,是一種方便的而清潔的能源.(3)攙雜特性 純淨的半導體材料電阻率很高,但摻入極微量的“雜質”元素後,其導電能力會發生極為顯著的變化.例如,純矽的電阻率為214×1000歐姆/釐米,若摻入百萬分之一的硼元素,電阻率就會減小到0.4歐姆/釐米.因此,人們可以給半導體摻入微量的某種特定的雜質元素,精確控制它的導電能力,用以製作各種各樣的半導體器件半導體的導電效能比導體差而比絕緣體強.實際上,半導體與導體、絕緣體的區別在不僅在於導電能力的不同,更重要的是半導體具有獨特的效能(特性). 1. 在純淨的半導體中適當地摻入一定種類的極微量的雜質,半導體的導電效能就會成百萬倍的增加—-這是半導體最顯著、最突出的特性.例如,電晶體就是利用這種特性製成的. 2. 當環境溫度升高一些時,半導體的導電能力就顯著地增加;當環境溫度下降一些時,半導體的導電能力就顯著地下降.這種特性稱為“熱敏”,熱敏電阻就是利用半導體的這種特性製成的. 3. 當有光線照射在某些半導體時,這些半導體就像導體一樣,導電能力很強;當沒有光線照射時,這些半導體就像絕緣體一樣不導電,這種特性稱為“光敏”.例如,用作自動化控制用的“光電二極體”、“光電三極體”和光敏電阻等,就是利用半導體的光敏特性製成的. 由此可見,溫度和光照對電晶體的影響很大.因此,電晶體不能放在高溫和強烈的光照環境中.在電晶體表面塗上一層黑漆也是為了防止光照對它的影響.最後,明確一個基本概驗:所謂半導體材料,是一種晶體結構的材料,故“半導體”又叫“晶體”. P性半導體和N型半導體----前面講過,在純淨的半導體中加入一定型別的微量雜質,能使半導體的導電能力成百萬倍的增加.加入了雜質的半導體可以分為兩種型別:一種雜質加到半導體中去後,在半導體中會產生大量的帶負電荷的自由電子,這種半導體叫做“N型半導體”(也叫“電子型半導體”);另一種雜質加到半導體中後,會產生大量帶正電荷的“空穴”,這種半導體叫“P型半導體”(也叫“空穴型半導體”).例如,在純淨的半導體鍺中,加入微量的雜質銻,就能形成N型半導體.同樣,如果在純淨的鍺中,加入微量的雜質銦,就形成P型半導體. 一個PN接面構成晶體二極體----設法把P型半導體(有大量的帶正電荷的空穴)和N型半導體(有大量的帶負電荷的自由電子)結合在一起,見圖1所示. 圖1 在P型半導體的N型半導體相結合的地方,就會形成一個特殊的薄層,這個特殊的薄層就叫“PN接面”.晶體二極體實際上就是由一個PN接面構成的(見圖1). 例如,收音機中應用的晶體二極體,其觸絲(即觸針)部分相當於P型半導體,N型鍺片就是N型半導體,他們之間的接觸面就是PN接面.P端(或P端引出線)叫晶體二極體的正端(也稱正極).N端(或N端引出線)叫晶體二極體的負端(也稱負極). 如果像圖2那樣,把正端連線電池的正極,把負端接電池的負極,這是PN接面的電阻值就小到只有幾百歐姆了.因此,透過PN接面的電流(I=U/R)就很大.這樣的連線方法(圖2a)叫“正向連線”.正向連線時,電晶體二極體(或PN接面)兩端承受的電壓叫“正向電壓”;處在正向電壓下,二極體(或PN接面)的電阻叫“正向電阻”,在正向電壓下,透過二極體(或PN接面)的電流叫“正向電流”.很明顯,因為晶體二極體的正向電阻很小(幾百歐姆),在一定正向電壓下,正向電流(I=U/R)就會很大----這表明在正向電壓下,二極體(或PN接面)具有像導體一樣的導電本領. 圖2a 圖2b 反過來,如果把P端接到電池的負極,N端接到電池的正極(見圖2b).這時PN接面的電阻很大(大到幾百千毆),電流(I=U/R)幾乎不能透過二極體,或者說透過的電流很微弱.這樣的連線方法叫“反向連線”.反向連線時,電晶體二極體(或PN接面)兩端承受的電壓叫“反向電壓”;處在反向電壓下,二極體(或PN接面)的電阻叫“反向電阻”,在反向電壓下,透過二極體(或PN接面)的電流叫“反向電流”.顯然,因為晶體二極體的正向電阻很大(幾百千歐姆),在一定的反向電壓下,正向電流(I=U/R)就會很小,甚至可以忽略不計,----這表明在一定的反向電壓下,二極體(或PN接面)幾乎不導電. 上敘實驗說明這樣一個結論:晶體二極體(或PN接面)具有單向導電特性. 晶體二極體用字母“D”代表,在電路中常用圖3的符號表示,即表示電流(正電荷)只能順著箭頭方向流動,而不能逆著箭頭方向流動.圖3是常用的晶體二極體的外形及符號. 圖3 利用二極體的單向導電性可以用來整流(將交流電變成直流電)和檢波(從高頻或中頻電訊號取出音訊訊號)以及變頻(如把高頻變成固定的中頻465千周)等. PN接面的極間電容----PN接面的P型和N型兩快半導體之間構成一個電容量很小的電容,叫做“極間電容”(如圖4所示).由於電容抗隨頻率的增高而減小.所以,PN接面工作於高頻時,高頻訊號容易被極間電容或反饋而影響PN接面的工作.但在直流或低頻下工作時,極間電容對直流和低頻的阻抗很大,故一般不會影響PN接面的工作效能.PN接面的面積越大,極間電容量越大,影響也約大,這就是面接觸型二極體(如整流二極體)和低頻三極體不能用於高頻工作的原因

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