第1章_晶体二极管ppt课件.ppt

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1、1.1半导体物理基础知识1.3晶体二极管电路分析方法1.2PN结1.4晶体二极管的应用1.0概述第一章晶体二极管练习题电子线路：指包含电子器件、并能对电信号实现某种处理的功能电路。概述电路组成：电子器件+外围电路电子器件：二极管、三极管、场效应管、集成电路。外围电路：直流电源、电阻、电容、电流源电路等。晶体二极管结构及电路符号：PN结正偏（P接+、N接-），D导通。PN正极负极晶体二极管的主要特性：单向导电特性PN结反偏（N接+、P接-），D截止。即主要用途：用于整流、开关、检波电路中。+-将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。小功率二极管大功率

2、二极管稳压二极管发光二极管本章重点:1、理解PN结的工作原理，掌握PN结的单向导电性；2、二极管的伏安特性：死区电压、导通电压、反向击穿电压等概念；3、晶体二极管电路分析方法：重点掌握理想模型分析法和恒压降模型分析法；4、掌握晶体二极管的应用：整流、稳压、限幅等电路1.1半导体物理基础知识根据物体导电能力(电阻率)的不同，划分为导体、绝缘体和半导体。半导体的电阻率为10-3～109cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。半导体的特点：1）导电能力不同于导体、绝缘体；2）受外界光和热刺激时电导率发生很大变化—光敏元件、热敏元件；3）掺

3、进微量杂质，导电能力显著增加—半导体。半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。硅(Si)、锗(Ge)原子结构及简化模型：+14284+3228418+4价电子惯性核硅和锗是四价元素，在原子最外层轨道上的四个电子称为价电子。它们分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。+4+4+4+4+4+4+4+4硅和锗共价键结构示意图：共价键共用电子对1.1.1本征半导体本征半导体—完全纯净的、结构完整的半导体晶体。载流子—可以自由移动的带电粒子。电导率—与材料单位体积中所含载流子数有关，载流子浓度越高，电导率越高。硅和锗的单晶称为本征半导体。它们是制造半导体器件

4、的基本材料。当T升高或光线照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚，产生自由电子空穴对，从而参与导电。共价键具有很强的结合力。当T=0K（无外界影响）时，共价键中无自由移动的电子，不导电。这种现象称注意：空穴的出现是半导体区别于导体的重要特征；半导体是依靠自由电子和空穴两种载流子导电的物质。本征激发。本征激发当原子中的价电子激发为自由电子时，原子中留下空位，同时原子因失去价电子而带正电。当邻近原子中的价电子不断填补这些空位时形成一种运动，该运动可等效地看作是空穴的运动。注意：空穴运动方向与价电子填补方向相反。自由电子—带负电半导体中有两种

5、导电的载流子空穴的运动空穴—带正电温度一定时：激发与复合在某一热平衡值上达到动态平衡。热平衡载流子浓度热平衡载流子浓度：本征半导体中本征激发——产生自由电子空穴对。电子和空穴相遇释放能量——复合。T导电能力ni或光照热敏特性光敏特性N型半导体：1.1.2杂质半导体+4+4+5+4+4简化模型：N型半导体多子——自由电子少子——空穴自由电子本征半导体中掺入少量五价元素构成。P型半导体+4+4+3+4+4简化模型：P型半导体少子——自由电子多子——空穴空穴本征半导体中掺入少量三价元素构成。多子和少子热平衡浓度计算N型半导体（热平衡条件）（电中性方程）P型半

6、导体杂质半导体呈电中性少子浓度取决于温度。多子浓度取决于掺杂浓度。1.1.3两种导电机理—漂移和扩散载流子在电场作用下的运动运动称漂移运动，所形成的电流称漂移电流。漂移电流密度总漂移电流密度：迁移率漂移与漂移电流浓度迁移率表示单位场强下的平均漂移速度。温度越高，掺杂浓度越大，迁移率越小。并且空穴的迁移率比自由电子的小。电导率：半导体的电导率电阻：电压：V=El电流：I=SJt+-V长度l截面积S电场EI载流子在浓度差作用下的运动称扩散运动，所形成的电流称扩散电流。由非平衡载流子浓度差作用下产生的扩散电流与浓度梯度成正比。扩散电流密度:扩散与扩散电流N型

7、硅光照n(x)p(x)载流子浓度xnopo浓度梯度减小自由电子扩散电流方向与浓度减小方向相反，空穴扩散电流方向与浓度减小方向一致。总结1、半导体依靠自由电子和空穴两种载流子导电；本征激发和复合动态平衡时，热平衡载流子浓度随温度升高而迅速增大。2、半导体掺杂后形成N型和P型两种杂质半导体。N型半导体：多子为自由电子；少子为空穴；P型半导体：多子为空穴；少子为自由电子；3、半导体有两种导电方式：外加电场产生的漂移电流，与电场强度成正比；非平衡载流子浓度差产生的扩散电流，与浓度梯度成正比；半导体为什么能导电视频演示1.2PN结利用掺杂工艺，把P型半导体和N型

8、半导体在原子级上紧密结合，P区与N区的交界面就形成了PN结。掺杂N型P型PN结实际的PN结为不