电子线路(清华大学出版社,董尚斌主编)第1章.1二极管基础知识

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1、参考书1.《电路与模拟电子技术基础》林青、林微、顾樱华等编科学出版社2.《电路基础与模拟电子技术》李树雄编著北京航空航天大学出版社主要内容：基尔霍夫定理、电路变换、戴维宁、诺顿定理3.《电子线路》（线性部分）（第四版）谢嘉奎主编高等教育出版社4.《现代电子线路》王志刚主编清华大学、北京交通大学出版社主要内容：半导体器件、半导体电路及其工作原理5.《模拟电子技术基础·问答·例题·试题》陈大钦主编华中科技大学出版社6.《模拟电子技术基础》第三版全程辅导苏志平主编中国建材工业出版社7.《模拟电子技术》典型题解析与实战模拟邹逢兴主编清华大学、北

2、京交通大学出版社8.《模拟电子技术》学习指导与习题精解朱定华、吴建新、饶志强编著清华大学、北京交通大学出版社9.《电子线路》（第四版）教学指导书汪胜宁、程东红主编高等教育出版社主要内容：半导体电路的工作原理及其习题第1章半导体器件与模型1.1半导体的导电特性1.2PN结1.3半导体二极管电路的等效模型及分析方法1.4半导体三极管1.5场效应管1.1半导体的导电特性半导体具有某些特殊性质：如光敏热敏及掺杂特性现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。硅原子的序数为14，锗为321.1.1本征半导体在硅和锗

3、晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成共价键共用一对价电子。硅和锗的晶体结构：1.原子结构及简化模型2.本征半导体和本征激发完全纯净的、结构完整的半导体晶体。本征半导体：半导体晶体结构共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。形成共价键后，每个原子的最外层电子是8个，构成稳定结构。共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，大多数半导体在常温下束缚电子很难脱离共价键。本征激发当温度超过常温时，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量

4、而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴，这种现象称为本征激发。本征激发→热激发→价电子获得足够的能量脱离共价键的束缚→自由电子→共价键上形成空穴→自由电子-空穴对本征半导体中外界激发产生的自由电子和空穴总是成对出现，两者数目相同。自由电子-空穴对本征半导体的载流子价电子移动载流子空穴移动？出现空穴→临近价电子填补到空穴中→在新位置留下空位→空穴迁移→相当于正电荷的移动→空穴是载流子。自由电子跳入空穴，重新为共价键束缚，使自由电子和空穴两者同时消失的现象复合本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空

5、穴。3.本征半导体中载流子浓度温度一定时，载流子的产生和复合将达到动态平衡，此时载流子浓度为一热平衡值，温度升高，本征激发产生的载流子数目将增加，但同时复合作用也增加，载流子的产生和复合将在新的更大浓度值的基础上达到动态平衡。动态平衡时载流子浓度本征激发中有可以证明:本征半导体的导电能力很弱。？本征半导体的特点温度越高载流子的浓度越高导电能力越强半导体性能受温度影响。硅的本征载流子浓度锗的本征载流子浓度硅的原子密度如何提高本征半导体的载流子浓度？1.1.2杂质半导体通过掺杂来改善本征半导体的导电能力。在本征半导体中人为掺入某种“杂质”元

6、素形成的半导体。杂质半导体所掺入5价元素称为施主杂质，或N型杂质。1.N型半导体在本征Si中掺入微量5价元素元素后形成的杂质半导体称为N型半导体。N型半导体动态平衡载流子浓度杂质半导体中，多子浓度近似等于杂质浓度，少子浓度与杂质浓度成反比与本征半导体载流子浓度的平方成正比N型半导体中，自由电子为多子（多数载流子），空穴为少子（少数载流子）。2.P型半导体所掺入3价元素称为受主杂质，或P型杂质。在本征Ge中掺入微量3价元素后形成的杂质半导体称为P型半导体。杂质元素能否成为载流子？P型半导体中多子→空穴P型半导体动态平衡载流子浓度温度一定时

7、，两种载流子的产生和复合将达到平衡。P型半导体中，空穴为多子（多数载流子），自由电子为少子（少数载流子）。少子浓度随温度的变化是影响半导体器件性能的主要原因。温度上升时，多子浓度几乎不变，而少子浓度则迅速增加。1.1.3半导体中的漂移电流和扩散电流漂移电流形成的条件？扩散电流形成的条件？自由电子形成的电流？空穴形成的电流？1.漂移电流外加电场时，载流子在电场力的作用下形成定向运动，称为漂移运动，并由此产生电流，称为漂移电流。漂移电流为两种载流子漂移电流之和，方向与外电场一致。漂移电流密度电子漂移电流密度：空穴漂移电流密度：（通过单位截面

8、积的漂移电流）总的漂移电流密度：？2.扩散电流半导体中出现载流子的浓度差时，载流子由高浓度区域向低浓度区域所作的定向运动称为扩散运动，由此形成的电流称为扩散电流。扩散电流密度迁移率与扩散系数的关系迁移率µ与