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半導(dǎo)體器件分類以及常見的半導(dǎo)體器件

  • 發(fā)布時間:2022-09-02 10:04:29
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半導(dǎo)體器件是導(dǎo)電性介于良導(dǎo)電體與絕緣體之間,利用半導(dǎo)體材料特殊電特性來完成特定功能的電子器件,可用來產(chǎn)生、控制、接收、變換、放大信 號和進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。

半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料是硅、鍺或砷化鎵,可用作整流器、振蕩器、發(fā)光器、放大器、測光器等器材。為了與集成電路相區(qū)別,有時也稱為分立器件。絕大部分二端器件(即晶體二極管)的基本結(jié)構(gòu)是一個PN結(jié)。

 

半導(dǎo)體器件分類

 

晶體二極管

晶體二極管的基本結(jié)構(gòu)是由一塊 P型半導(dǎo)體和一塊N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起形成一個 PN結(jié)。在PN結(jié)的交界面處,由于P型半導(dǎo)體中的空穴和N型半導(dǎo)體中的電子要相互向?qū)Ψ綌U散而形成一個具有空間電荷的偶極層。這偶極層阻止了空穴和電子的繼續(xù)擴散而使PN結(jié)達(dá)到平衡狀態(tài)。當(dāng)PN結(jié)的P端(P型半導(dǎo)體那邊)接電源的正極而另一端接負(fù)極時,空穴和電子都向偶極層流動而使偶極層變薄,電流很快上升。如果把電源的方向反過來接,則空穴和電子都背離偶極層流動而使偶極層變厚,同時電流被限制在一個很小的飽和值內(nèi)(稱反向飽和電流)。因此,PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。此外,PN結(jié)的偶極層還起一個電容的作用,這電容隨著外加電壓的變化而變化。在偶極層內(nèi)部電場很強。當(dāng)外加反向電壓達(dá)到一定閾值時,偶極層內(nèi)部會發(fā)生雪崩擊穿而使電流突然增加幾個數(shù)量級。利用PN結(jié)的這些特性在各種應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)制成的二極管有:整流二極管、檢波二極管、變頻二極管、變?nèi)荻O管、開關(guān)二極管、穩(wěn)壓二極管(曾訥二極管)、崩越二極管(碰撞雪崩渡越二極管)和俘越二極管(俘獲等離子體雪崩渡越時間二極管)等。此外,還有利用PN結(jié)特殊效應(yīng)的隧道二極管,以及沒有PN結(jié)的肖脫基二極管和耿氏二極管等。

 

雙極型晶體管

它是由兩個PN結(jié)構(gòu)成,其中一個PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié),另一個稱為集電結(jié)。兩個結(jié)之間的一薄層半導(dǎo)體材料稱為基區(qū)。接在發(fā)射結(jié)一端和集電結(jié)一端的兩個電極分別稱為發(fā)射極和集電極。接在基區(qū)上的電極稱為基極。在應(yīng)用時,發(fā)射結(jié)處于正向偏置,集電極處于反向偏置。通過發(fā)射結(jié)的電流使大量的少數(shù)載流子注入到基區(qū)里,這些少數(shù)載流子靠擴散遷移到集電結(jié)而形成集電極電流,只有極少量的少數(shù)載流子在基區(qū)內(nèi)復(fù)合而形成基極電流。集電極電流與基極電流之比稱為共發(fā)射極電流放大系數(shù)。在共發(fā)射極電路中,微小的基極電流變化可以控制很大的集電極電流變化,這就是雙極型晶體管的電流放大效應(yīng)。雙極型晶體管可分為NPN型和PNP型兩類。

 

場效應(yīng)晶體管

場效應(yīng)晶體管依靠一塊薄層半導(dǎo)體受橫向電場影響而改變其電阻(簡稱場效應(yīng)),使具有放大信號的功能。這薄層半導(dǎo)體的兩端接兩個電極稱為源和漏??刂茩M向電場的電極稱為柵。

根據(jù)柵的結(jié)構(gòu),場效應(yīng)晶體管可以分為三種:

①結(jié)型場效應(yīng)管(用PN結(jié)構(gòu)成柵極);

②MOS場效應(yīng)管(用金屬-氧化物-半導(dǎo)體構(gòu)成柵極,見金屬-絕緣體-半導(dǎo)體系統(tǒng));

③MES場效應(yīng)管(用金屬與半導(dǎo)體接觸構(gòu)成柵極);其中MOS場效應(yīng)管使用最廣泛。尤其在大規(guī)模集成電路的發(fā)展中,MOS大規(guī)模集成電路具有特殊的優(yōu)越性。MES場效應(yīng)管一般用在GaAs微波晶體管上。

在MOS器件的基礎(chǔ)上,又發(fā)展出一種電荷耦合器件 (CCD),它是以半導(dǎo)體表面附近存儲的電荷作為信息,控制表面附近的勢阱使電荷在表面附近向某一方向轉(zhuǎn)移。這種器件通??梢杂米餮舆t線和存儲器等;配上光電二極管列陣,可用作攝像管。

 

常見半導(dǎo)體器件

二極管:二極管是一種電子器件,具有兩不對稱電導(dǎo)的電極(故名“二極”),只允許電流由單一方向流過,所以最常應(yīng)用其整流功能。在半導(dǎo)體性能被發(fā)現(xiàn)后,半導(dǎo)體二極管成為了世界上第一種半導(dǎo)體器件。

三極管:三極管,全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管,也稱雙極型晶體管、晶體三極管,是一種控制電流的半導(dǎo)體器件。其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號,也用作無觸點開關(guān)。

場效應(yīng)管:場效應(yīng)管是電子產(chǎn)品的基本模塊之一,也是制造最為頻繁的元件。場效應(yīng)管是數(shù)字和模擬集成電路中占主導(dǎo)作用的元件,也是常見的功率器件。場效應(yīng)管已經(jīng)實現(xiàn)集成,廣泛應(yīng)用在存儲芯片和處理器中。

晶閘管:晶閘管是晶體閘流管的簡稱,又可稱做可控硅整流器,以前被簡稱為可控硅;晶閘管是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),它有三個極:陽極,陰極和門極; 晶閘管具有硅整流器件的特性,能在高電壓、大電流條件下工作,且其工作過程可以控制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無觸點電子開關(guān)、逆變及變頻等電子電路中。

以上幾種就是我們?nèi)粘状蟪S玫陌雽?dǎo)體電子元器件,在電子領(lǐng)域應(yīng)用非常的廣泛,大家可以稍微了解下。

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THE END

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