重慶變頻器維修關(guān)于半導體

介于導體與絕緣體之間，我們將此類物質(zhì)稱為半導體。

導體與絕緣體為什么有不同的導電特性呢？由于它們的物質(zhì)內(nèi)部原子自身的構(gòu)造和原子與原子間的分離方式不同，它們的導電才能在于決議內(nèi)部運載電荷的粒子——載流子的幾和運動速度的快慢。

2 半導體的共價鍵構(gòu)造與共價電子

由于半導體元器件都是由硅Si或者鍺Ge等消費制成的，我們應深化理解硅、鍺半導體的構(gòu)造特性。

① 硅Si：半導體，原子核內(nèi)有14個正電荷，核外有14個電子，分三層，最外層4個電子。

② 鍺：原子核內(nèi)帶32個正電荷，核外有32個電子分四層，最外層4個電子。

化學課程中，原子最外層電子數(shù)目決議了元素的性質(zhì)。原子最外層具有8個電子，稱為穩(wěn)定構(gòu)造。硅與鍺元素最外層只要4個電子，假如要穩(wěn)定必需要借用電子，硅原子在分離時，每個原子最外層的電子，不只遭到本身原子核的約束，而且與四周相鄰的4個原子發(fā)作聯(lián)絡(luò)。每個硅原子都從臨近的4個硅原子那里各借1個電子，使本人最外層有8個電子，同時它將本身的4個電子借給四周的4個原子，使它們構(gòu)成穩(wěn)定構(gòu)造。這樣每2個原子之間就會有一對電子被共用，這兩個電子能呈現(xiàn)在本身原子核的軌道上，同時也呈現(xiàn)在相鄰原子核的軌道上，將這對電子稱為共價電子。共價電子所構(gòu)成的約束稱為共價鍵。為什么我們要理解硅與鍺元素的構(gòu)造及共價電子與共價鍵呢，由于變頻器中的二、三極管與場效應管、晶閘管、芯片在構(gòu)成時，必需在半導體的根底上構(gòu)成，理解了半導體的特性，就能愈加深化地剖析硅、鍺半導體構(gòu)成的元器件。

3 半導體的復合擴散與本征半導體

（1）半導體的復合 半導體在環(huán)境溫度升高后，就激起出自在電子，同時呈現(xiàn)數(shù)量相等的空穴，空穴與電子總是相伴而生的。但是，熱激起后產(chǎn)生的自在電子在運動過程中又會重新回到本人的空位上，與空穴相分離。使電子空穴抵消失，與激起相反的過程稱為復合。

（2）半導體電子空穴的擴散 微粒在自在空間里，自發(fā)地從濃度較高的中央向濃度較低的中央運動，將這種現(xiàn)象稱為擴散。在半導體中，空穴和自在電子，也是能運動的粒子，它們的空間有濃度差時，也會產(chǎn)生擴散運動。

（3）本征半導體

① 含義 原子按一定規(guī)律排列的很劃一的半導體叫本征半導體，也稱為純潔的半導體，是沒有雜質(zhì)的。在半導體四周溫度很低時存在共價鍵的穩(wěn)定構(gòu)造，電子全部控制在共價鍵里，本征半導體沒有載流子，等效于絕緣體，不容易導電。

② 本征熱激起 在常溫下有少量的電子熱運動，掙脫控制的共價鍵，出來變?yōu)樽栽陔娮?，變成電子載流子，我們將此種現(xiàn)象稱作本征熱激起。熱激起后產(chǎn)生的電子在外加電場作用下，產(chǎn)生帶負電荷的電子電流。

③ 本征熱激起后產(chǎn)生帶正電荷的空穴載流子 由于本征熱激起后價電子掙脫控制，成為自在電子，同時在共價鍵上留下一個短少電子的空位子，這個空位子相當于與電子相同電量的自在正電荷，將這個空位子叫空穴，在電場作用下產(chǎn)生正電荷電流。

（4）N型與P型半導體的方式

① N型半導體的方式 我們在純潔的半導體硅中摻入少量的磷與銻五價元素，由于硅中帶4個價電子，而磷與銻帶五價電子，所以硅中摻磷后構(gòu)成8個電子的穩(wěn)定構(gòu)造后，便剩余一價電子。由于硅中摻入磷后，每個磷原子總能奉獻出一個自在電子，所以我們將這類電子稱施主元素。N型半導體主要靠電子導電，稱為電子型半導體。

② P型半導體的構(gòu)成 我們給四價元素的硅中摻雜三價元素的硼，為了到達八個電子的穩(wěn)定，于是硼原子向相鄰元素借用一價電子到達它8個電子的穩(wěn)定構(gòu)造，于是在被借處就留有一個空位子，這個空位子就相當于等量的負電子正電荷空穴，所以空穴帶正電荷。硅中摻硼后就產(chǎn)生大量的帶正電荷的空穴。（5）PN結(jié)的構(gòu)成 將P型與N型半導體有效地分離在一同，P區(qū)帶正電荷，N區(qū)帶負電荷，在它們的接壤面存在很高的濃度差，于是載流子將自發(fā)地產(chǎn)生擴散運動，P區(qū)簡直沒有自在電子，于是N區(qū)的自在電子就越過PN結(jié)的接壤面到P區(qū)與P區(qū)的空穴復合，這樣電子空穴對就消逝了。N區(qū)沒有空穴，P區(qū)的空穴也將越過界面到N區(qū)與N區(qū)的電子復合，使電子空穴抵消失。這樣在接壤面區(qū)域里，電子空穴對的數(shù)目大量減少，我們將該區(qū)域稱為空間電荷區(qū)。這個區(qū)損耗了電荷稱耗盡層。一個耗盡層就構(gòu)成一個PN結(jié)，封裝起來就構(gòu)成二極管。

圖（a）給P區(qū)接電源正極，N區(qū)接電源負極。當開關(guān)閉合時，串聯(lián)燈亮，闡明能夠?qū)?，假如開關(guān)閉合燈不亮，就闡明正向阻力大不導通。

圖（b）給P區(qū)接電源負極，N區(qū)接電源正極，當開關(guān)閉合時串聯(lián)燈不亮，闡明PN結(jié)不導通，反向阻力很小。

經(jīng)過實驗可證明，PN結(jié)正向電阻小，正導游通電流大，反向電阻大，反導游通電流簡直為零，證明PN結(jié)具有單導游電特性。