《半導體基礎知識》說課稿
尊敬的各位評委、各位老師：
大家好！今天我說課的內容是《模擬電子技術基礎》第一章第1課時的《半導體基礎知識》。下面我將從以下六個方面對本節課的設計加以闡述：
一、說教材的地位與作用
半導體是模擬電路的的主要內容，在模擬電子技術占有重要的地位。半導體技術應用廣泛，衍生出很多半導體材料，其中半導體二極體，三極體為模擬電子技術基礎的重點，所以本章節為本書籍的最底層，最基礎的部分。同時，本章節也讓同學認識到模擬電子技術的最原始的理論。
二、教學目標的確定及依據
根據教學大綱要求，結合教材，考慮到學生已有的認知結構心理特徵，我制定了如下的教學目標：
(1) 知識目標：認識什麼是半導體，半導體的材料物理特性，電特性等概念。
(2) 能力目標：通過模擬，讓同學們認識到空穴，電子等概念，半導體的工作原理。
(3) 情感目標：通過**法與等效電路法的對比，使學生體驗到兩種方法能化難為簡美妙之處，調動學生學習數學的積極性。
三、教學重點與難點
重點：1、pn結的單向導電性；
2、pn結的伏安特性；
難點：1、半導體的導電機理:兩種載流子參與導電；
2、摻雜半導體中的多子和少子
3、pn結的形成；
四、教學組織過程
本講宜教師講授。用多**演示半導體的結構、導電機理、pn結的形成過程及其伏安特性等，便於學生理解和掌握。
五、主要內容
1、半導體及其導電性能
根據物體的導電能力的不同，電工材料可分為三類：導體、半導體和絕緣體。半導體可以定義為導電性能介於導體和絕緣體之間的電工材料，半導體的電阻率為10-3～10-9 cm。
典型的半導體有矽si和鍺ge以及砷化鎵gaas等。
半導體的導電能力在不同的條件下有很大的差別：當受外界熱和光的作用時，它的導電能力明顯變化；往純淨的半導體中摻入某些特定的雜質元素時，會使它的導電能力具有可控性；這些特殊的性質決定了半導體可以製成各種器件。
2、本徵半導體的結構及其導電性能
本徵半導體是純淨的、沒有結構缺陷的半導體單晶。製造半導體器件的半導體材料的純度要達到99.9999999%，常稱為「九個9」，它在物理結構上為共價鍵、呈單晶體形態。
在熱力學溫度零度和沒有外界激發時,本徵半導體不導電。
3、半導體的本徵激發與復合現象
當導體處於熱力學溫度0 k時，導體中沒有自由電子。當溫度公升高或受到光的照射時，價電子能量增高，有的價電子可以掙脫原子核的束縛而參與導電，成為自由電子。這一現象稱為本徵激發（也稱熱激發）。
因熱激發而出現的自由電子和空穴是同時成對出現的，稱為電子空穴對。
游離的部分自由電子也可能回到空穴中去，稱為復合。
在一定溫度下本徵激發和復合會達到動態平衡，此時，載流子濃度一定，且自由電子數和空穴數相等。
4、半導體的導電機理
自由電子的定向運動形成了電子電流，空穴的定向運動也可形成空穴電流，因此，在半導體中有自由電子和空穴兩種承載電流的粒子（即載流子），這是半導體的特殊性質。空穴導電的實質是:相鄰原子中的價電子（共價鍵中的束縛電子）依次填補空穴而形成電流。
由於電子帶負電，而電子的運動與空穴的運動方向相反，因此認為空穴帶正電。
5、雜質半導體
摻入雜質的本徵半導體稱為雜質半導體。雜質半導體是半導體器件的基本材料。在本徵半導體中摻入五價元素（如磷），就形成n型（電子型）半導體；摻入三價元素（如硼、鎵、銦等）就形成p型（空穴型）半導體。
雜質半導體的導電性能與其摻雜濃度和溫度有關，摻雜濃度越大、溫度越高，其導電能力越強。
在n型半導體中，電子是多數載流子，空穴是少數載流子。
多子（自由電子）的數量＝正離子數＋少子（空穴）的數量
在p型半導體中，空穴是多數載流子，電子是少數載流子。
多子（空穴）的數量＝負離子數＋少子（自由電子）的數量
6、pn結的形成及其單向導電性
半導體中的載流子有兩種有序運動：載流子在濃度差作用下的擴散運動和電場作用下的漂移運動。同一塊半導體單晶上形成p型和n型半導體區域，在這兩個區域的交界處，當多子擴散與少子漂移達到動態平衡時，空間電荷區（亦稱為耗盡層或勢壘區）的寬度基本上穩定下來，pn結就形成了。
當p區的電位高於n區的電位時，稱為加正向電壓（或稱為正向偏置），此時，pn結導通，呈現低電阻，流過ma級電流，相當於開關閉合；
當n區的電位高於p區的電位時，稱為加反向電壓（或稱為反向偏置），此時，pn結截止，呈現高電阻，流過μa級電流，相當於開關斷開。
pn結是半導體的基本結構單元，其基本特性是單向導電性：即當外加電壓極性不同時，pn結表現出截然不同的導電性能。
pn結加正向電壓時，呈現低電阻，具有較大的正向擴散電流；pn結加反向電壓時，呈現高電阻，具有很小的反向漂移電流。這正是pn結具有單向導電性的具體表現。
7、pn結伏安特性
pn結伏安特性方程：
式中：is為反向飽和電流；ut為溫度電壓當量，當t＝300k時，≈26mv
當u＞0且u >>時，，伏安特性呈非線性指數規律 ；
當u＜0且︱u︱>>時，，電流基本與u無關；由此亦可說明pn結具有單向導電性能。
pn結的反向擊穿特性：當pn結的反向電壓增大到一定值時，反向電流隨電壓數值的增加而急劇增大。pn結的反向擊穿有兩類：
齊納擊穿和雪崩擊穿。無論發生哪種擊穿，若對其電流不加以限制，都可能造成pn結的永久性損壞。
8、pn結溫度特性
當溫度公升高時，pn結的反向電流增大，正嚮導通電壓減小。這也是半導體器件熱穩定性差的主要原因。
9、pn結電容效應
pn結具有一定的電容效應，它由兩方面的因素決定:一是勢壘電容cb ，二是擴散電容cd，它們均為非線性電容。
勢壘電容是耗盡層變化所等效的電容。勢壘電容與pn結的面積、空間電荷區的寬度和外加電壓等因素有關。
擴散電容是擴散區內電荷的積累和釋放所等效的電容。擴散電容與pn結正向電流和溫度等因素有關。
pn結電容由勢壘電容和擴散電容組成。pn結正向偏置時，以擴散電容為主；反向偏置時以勢壘電容為主。只有在訊號頻率較高時，才考慮結電容的作用。
六、課堂小結
引導學生進行知識回顧，使學生對本節課有乙個整體把握．從兩方面進行小結：
(1)認識半導體的工作原理；
(2)掌握半導體的pn節特性；
七、課外作業
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