《晶体二极管》PPT课件

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1、第二章放大器的基本原理第一节晶体二极管第二节晶体三极管第三节基本放大电路第四节射极输出器第五节场效应管及其放大电路第一节晶体二极管一、半导体的导电性二、PN结及其单向导电性三、晶体二极管及其特性*四、特殊二极管*一、半导体的导电性1.半导体(semiconductor)⑴半导体的物理特性物质根据其导电性能分为导体绝缘体半导体半导体的导电能力具有独特的性质。①温度升高时，纯净的半导体的导电能力显著增加；②在纯净半导体材料中加入微量的“杂质”元素，它的电导率就会成千上万倍地增长；③纯净的半导体受到光照时，导电能力明显提高。简化原子结构模型如图的简化形式。+4惯性核价电子硅和锗的简化原子模型⑵半

2、导体的晶体结构单晶半导体结构特点共价键:由相邻两个原子各拿出一个价电子组成价电子对所构成的联系。晶体共价键结构平面示意图+4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键2.半导体的导电原理⑴本征半导体（IntrinsicSemiconductor）纯净的、结构完整的单晶半导体，称为本征半导体。物质导电能力的大小取决于其中能参与导电的粒子—载流子的多少。在本征半导体中，激发出一个自由电子，同时便产生一个空穴。电子和空穴总是成对地产生，称为电子空穴对。本征激发（IntrinsicExcitation）产生本征激发的条件：加热、光照及射线照射。空穴的运动实质上是价电子填补空穴而形成的。BA空穴自由电子

3、晶体共价键结构平面示意图+4+4+4+4+4+4+4+4+4C共价键动画由于空穴带正电荷，且可以在原子间移动，因此，空穴是一种载流子(carrier)。半导体中有两种载流子：自由电子载流子（简称电子）和空穴载流子（简称空穴），它们均可在电场作用下形成电流。⑵杂质半导体本征半导体的电导率很小，而且受温度和光照等条件影响甚大，不能直接用来制造半导体器件。本征半导体的物理性质：纯净的半导体中掺入微量元素，导电能力显著提高。掺入的微量元素——“杂质”。掺入了“杂质”的半导体称为“杂质”半导体。常用的杂质元素三价的硼、铝、铟、镓五价的砷、磷、锑通过控制掺入的杂质元素的种类和数量来制成各种各样的半导体

4、器件。杂质半导体分为：N型半导体和P型半导体。①N型半导体(NegativeTypeSemiconductor)在本征半导体中加入微量的五价元素，可使半导体中自由电子浓度大为增加，形成N型半导体。掺入的五价杂质原子占据晶体中某些硅（或锗）原子的位置。如图所示。N型半导体晶体结构示意图+4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键掺入五价原子掺入五价原子占据Si原子位置在室温下就可以激发成自由电子②P型半导体(PositiveTypeSemiconductor)在本征半导体中加入微量的三价元素，可使半导体中的空穴浓度大为增加，形成P型半导体。空位AP型半导体晶体结构示意图+4+4+4+4+4+3

5、+4+4+4共价键空位吸引邻近原子的价电子填充，从而留下一个空穴。在P型半导体中，空穴数等于负离子数与自由电子数之和，空穴带正电，负离子和自由电子带负电，整块半导体中正负电荷量相等，保持电中性。⑶载流子的漂移运动和扩散运动①漂移运动有电场力作用时，电子和空穴便产生定向运动，称为漂移运动。漂移运动产生的电流称为漂移电流。②扩散运动由于浓度差而引起的定向运动称为扩散运动，载流子扩散运动所形成的电流称为扩散电流。二、PN结及其单向导电性PN结(PNJunction)：是指在P型半导体和N型半导体的交界处形成的空间电荷区。PN结是构成多种半导体器件的基础。二极管的核心是一个PN结；三极管中包含了两

6、个PN结。浓度差引起载流子的扩散。1.PN结的形成扩散的结果形成自建电场。空间电荷区也称作“耗尽区”“势垒区”自建电场阻止扩散，加强漂移。动态平衡。扩散=漂移动画2.PN结的导电特性⑴PN结的单向导电性①PN结外加正向电压如图所示，电源的正极接P区，负极接N区，这种接法叫做PN结加正向电压或正向偏置。PN结外加正向电压时（P正、N负），空间电荷区变窄。不大的正向电压，产生相当大的正向电流。外加电压的微小变化，扩散电流变化较大。②PN结外加反向电压电源的正极接N区，负极接P区，这种接法叫做PN结加反向电压或反向偏置。动画PN结加反向电压时，空间电荷区变宽，自建电场增强，多子的扩散电流近似为零

7、。反向电流很小，它由少数载流子形成，与少子浓度成正比。少子的值与外加电压无关，因此反向电流的大小与反向电压大小基本无关，故称为反向饱和电流。温度升高时，少子值迅速增大，所以PN结的反向电流受温度影响很大。PN结的反向击穿加大PN结的反向电压到某一值时，反向电流突然剧增，这种现象称为PN结击穿，发生击穿所需的电压称为击穿电压，如图所示。反向击穿的特点：反向电压增加很小，反向电流却急剧增加。UBRU（V）I（mA）0图PN结