半導體元件的特性

(1)半導體

原子:

原子核:

質子:帶正電(PS:質子帶的電量 與 電子帶的電量相同!)

中子:不帶電

電子:帶負電

           

離子:

當原子因為某種原因而獲得(多出)或失去(少掉)一個或多個最外層電子時,此原子即變成一個“離子”。

         

價電子:

電子軌域 s、p、d、f、g、…

最外層軌道上的電子

     


半導體(Semiconductor):

導體、絕緣體、半導體

四價元素(週期表中IVA族元素)外層有4個價電子

矽 Si、鍺 Ge—四價元素

各提供一個電子組成共價鍵


(2)二極體

摻雜(Doping)

P型半導體:

摻雜三價元素(硼B、鋁 Al、鎵 Ga、…)

P 表示positive;電洞可視為正電荷。

由於加入三價元素後會造成一個空缺,故三價元素又被稱為“受體原子”。

 

N型半導體:

摻雜五價元素(磷P、砷 As、碲 Ti、…)

N 表示negative;電子帶負電。

由於加入五價元素後會增加電子,故五價元素又被稱為“施體原子”。

 

PN二極體

當P-N結合起來時,接合面(P-N junction)附近的電子會填入電洞中。

靠近接合面的N形半導體失去了電子後便成正離子,P形半導體失去了一些電洞後就變成負離子。
此時正離子會排斥電洞,負離子會排斥電子,從而阻止了電子與電洞的繼續結合,因而產生平衡狀態,使得作用不再發生。

在PN接合面(P-N junction)附近沒有載體(電子或電洞),只有離子之區域稱為空乏區(depletion region)

加偏壓

順向偏壓:空乏區變小

逆向偏壓:空乏區變大


(一)量測順向電壓降 Latex formula(順向導通電壓)

1) 接線如圖(紅色測試棒接到 VΩ插座,黑色測試棒接到 COM 插座)。
2) 功能範圍選擇開關,選在 ->– 位置。
3) 測試棒另外兩端與二極體並聯。
紅色測試棒另一端接二極體的 P 極,黑色測試棒另 一端接二極體的 N 極。
4) 從液晶顯示器讀取的值為二極體的順向電壓降(Latex formula )。

DM2610量二極體

MT1706量二極體

YF1000量二極體

5) 若接線錯誤,紅色測試棒另一端接二極體的 N 極,黑色測試棒另 一端接二極體的 P 極。則三用電表會顯示:

(二)順向偏壓:(可以用三用電表替代安培計與伏特計)



(三)逆向偏壓:

補充:漏電電流 Latex formula
實際的P-N接合面再加上逆向偏壓時,會有一“極小”之電流存在。稱此電流為“漏電電流”。
與逆向偏壓之大小無關,卻與溫度有關。無論鍺或矽,每當溫度升高十度, Latex formula 就增加為原來的兩倍。

提醒:以實驗室目前使用的二極體(編號1N4004),我們量不到崩潰電壓喔~


(3)電晶體

在兩塊P型半導體中間夾一塊薄的N型半導體,或是在兩塊N型半導體中間夾一塊薄的P型半導體,就形成雙極性接面電晶體(Bipolar Junction Transistor,BJT),依其結構來區分,有PNP電晶體或NPN電晶體兩種。

      

         

           

電晶體有三個接腳,分別為基極(Base,B)、集極(Collector,C)和射極(Emitter,E)。
射極(Emitter;E)為專門發射電子或電洞;
集極(Collector;C)為專門收集電子或電洞,
基極(Base;B)則是控制電流大小。

利用三用電表找出B腳:

 【導通】 【斷路】 
 【斷路】  【導通】

確認E、C腳位:找出數值最大的那個(這個數值為 Latex formula 值,指的是 Latex formula),對應的腳位即為正確的 E、B、C 腳位。

 NPN  NPN  PNP  PNP

電晶體偏壓電路

     

Latex formula

     

NPN電晶體接線法

想想看,如果是PNP電晶體又該如何接線?

補充資料:電晶體的三個工作區


電源供應器(DC Power Supply)

1-先確認所有旋鈕歸零(逆時針轉到底)。

2-確認【INDEP】模式。

3-按下電源開關【POWER】按鍵,開啟電源供應器。

4-先將電流調整旋鈕【CURRENT】順時針 轉到C.V.燈亮起。

5-調整電壓調整懸鈕【VOLTAGE】到需要的電壓值。