模拟电子技术基础ch2

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1、第二章半导体二极管及其基本电路武汉理工大学信息工程学院电子技术基础课程组本章主要内容介绍半导体的基本知识；半导体器件的核心环节——PN结的形成及其特性；简介半导体二极管的结构及主要参数；半导体二极管的几种常用等效电路及其应用；简介几种特殊二极管（除“稳压管”外均作为一般了解内容）电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础2.1半导体的基本知识在自然界中，根据物质导电能力的差别，可将它们划分为导体、绝缘体和半导体。如：金属如：橡胶、陶瓷、塑料和石英等等返回电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础半导体：常

2、见的半导体材料有：锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。其中最典型的半导体是硅Si和锗Ge，它们都是4价元素。这种物质的导电特性处于导体和绝缘体之间。2.1半导体的基本知识电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础一.半导体的共价键结构硅和锗最外层轨道上的四个电子称为价电子。硅原子和锗原子的结构GeSi+4半导体的导电性能是由其原子结构决定的。为方便起见，常表示如下：电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础半导体的共价键结构图+4+4+4+4共价键共用电子对共价键正离子核一.半导体的共价键结构电子技术基

3、础精品课程——模拟电子技术基础二.本征半导体定义：纯净的、不含其他杂质的半导体。在绝对温度T=0K时，所有的价电子都被共价键紧紧束缚其中，不能成为自由电子，因此本征半导体的导电能力很弱，接近绝缘体。+4+4+4+4T=0K时本征半导体结构图：电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础+4+4+4+4动画演示自由电子空穴温度升高后，本征半导体结构图电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础+4+4+4+4动画演示这一现象称为本征激发，也称热激发。所谓本征激发，就是由于随机热振动致使共价键被打破而产生电子—空

4、穴对的过程。电子空穴对温度升高后，本征半导体结构图电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础+4+4+4+4电子空穴对复合：与本征激发现象相反，即自由电子遇到空穴并填补空穴，从而使两者同时消失的现象。在一定温度下，本征激发与复合这二者产生的电子－空穴对数目相等，达到一种动态平衡。温度升高后，本征半导体结构图电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础温度升高后，本征半导体结构图+4+4+4+4电子空穴对注意：在本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现，故在任何时候，本征半导体中的自由电子和空穴数总是相等的。

5、电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础E＋－自由电子——带负电荷，形成电子流两种载流子空穴——视为带正电荷，形成空穴流本征半导体的导电机制+4+4+4+4自由电子空穴电子流空穴流本征半导体中产生电流的根本原因：共价键中空穴的出现。空穴越多，载流子数目就越多，形成的电流就越大。电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础自由电子——带负电荷，形成电子流E＋－两种载流子空穴——视为带正电荷，形成空穴流+4+4+4+4自由电子空穴电子流空穴流本征半导体的导电性取决于外加能量：温度变化，导电性变化；光照变化，导

6、电性变化。本征半导体的导电机制电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础三.杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半导体称为杂质半导体。因掺入杂质性质不同，可分为：空穴（P）型半导体电子（N）型半导体【Positive】【Negative】电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础+4+4+3+4P型半导体的结构图在硅（或锗）的晶体中掺入少量3价杂质元素，如硼、镓等。1.P型半导体空穴多数载流子（多子）—空穴；少数载流子（少子）－自由电子。空穴的来源：（1）本征激发产生（少量的）（2）掺入杂质元

7、素后多余出来的（大量的）电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础+4+4+3+4P型半导体的结构图在硅（或锗）的晶体中掺入少量3价杂质元素，如硼、镓等。空穴受主原子多数载流子（多子）—空穴；少数载流子（少子）－自由电子。自由电子的来源：只有本征激发产生（少量的）1.P型半导体电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础多数载流子（多子）—自由电子；少数载流子（少子）—空穴。N型半导体的结构图+4+4+5+4在硅（或锗）的晶体中掺入少量5价杂质元素，如磷，砷等。2.N型半导体多余的电子自由电子的来源：（1）

8、本征激发产生（少量的）（2）掺入杂质元素后多余出来的（大量的）电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础多数载流子（多子）—自由电子；少数载流子（少子）—空穴。N型半导体的结构图+4+4+5+4在硅（或锗）的晶体中掺入少量5价杂质元素，如磷，砷等。多余的电子施主原子空穴的来源：只有本征激发产生（少量的）2.N型半导体电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础杂质半导体的示意表示方法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++