《半导体及二极管》PPT课件

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1、电子技术是当代高新技术的龙头。半导体器件是现代电子技术的重要组成部分。PN结是半导体器件的核心环节。半导体二极管是由一个PN结构成的半导体器件,在电子电路有广泛的应用。2.1半导体及二极管基本要求2.1掌握二极管和稳压管特性、参数2.2了解载流子，扩散，漂移；PN结的形成及单向导电性2.1半导体特性何谓半导体物体分类导体如：金属绝缘体如：橡胶、云母、塑料等。—导电能力介于导体和绝缘体之间。半导体半导体特性掺入杂质则导电率增加几百倍掺杂特性半导体器件温度增加使导电率大为增加热敏特性热敏器件光照不仅使导电率大为增加还可以产生电动势光敏特性光敏器件光电器件常用的半导体材料有：元素半导

2、体：硅（Si）、锗（Ge）化合物半导体：砷化镓（GaAs）掺杂材料：硼(B)、铟(In)；磷(P)、锑(Sb)。2.1.1本征半导体本征半导体完全纯净、结构完整的半导体晶体。常用的本征半导体Si+14284Ge+3228184+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键内的电子称为束缚电子价带导带挣脱原子核束缚的电子称为自由电子价带中留下的空位称为空穴禁带EG外电场E自由电子定向移动形成电子流束缚电子填补空穴的定向移动形成空穴流本征半导体两种载流子动画一1.本征半导体中有两种载流子—自由电子和空穴2.在外电场的作用下，产生电流—电子流和空穴流电子流自由电子作定向运动形成的与外电场

3、方向相反自由电子始终在导带内运动空穴流价电子递补空穴形成的与外电场方向相同始终在价带内运动本征半导体空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点。用空穴移动产生的电流代表束缚电子移动产生的电流电子浓度ni=空穴浓度pi2.1.2杂质半导体杂质半导体掺入杂质的本征半导体。掺杂后半导体的导电率大为提高掺入三价元素如B、Al、In等，形成P型半导体，也称空穴型半导体掺入五价元素如P、Sb等，形成N型半导体，也称电子型半导体杂质半导体N型半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5+5在本征半导体中掺入五价元素如P。价带导带+++++++施主能级自由电子是多子空穴是少子杂质原子提供由热激发

4、形成由于五价元素很容易贡献电子，因此将其称为施主杂质。施主杂质因提供自由电子而带正电荷成为正离子杂质半导体P型半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4+3+3在本征半导体中掺入三价元素如B。价带导带-------受主能级自由电子是少子空穴是多子杂质原子提供由热激发形成因留下的空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质因而也称为受主杂质。2.1.3PN结的形成P区N区扩散运动载流子从浓度大向浓度小的区域扩散,称扩散运动形成的电流成为扩散电流内电场内电场阻碍多子向对方的扩散即阻碍扩散运动同时促进少子向对方漂移即促进了漂移运动扩散运动=漂移运动时达到动态平衡内电场阻止多子扩散因

5、浓度差多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区空间电荷区形成内电场内电场促使少子漂移扩散运动多子从浓度大向浓度小的区域扩散,称扩散运动扩散运动产生扩散电流漂移运动少子向对方漂移,称漂移运动漂移运动产生漂移电流。动态平衡扩散电流=漂移电流，PN结内总电流=0。PN结稳定的空间电荷区又称高阻区也称耗尽层PN结的形成动画二VPN结的接触电位内电场的建立，使PN结中产生电位差。从而形成接触电位V接触电位V决定于材料及掺杂浓度硅：V=0.7锗：V=0.22.1.4PN结的单向导电性1.PN结加正向电压时的导电情况外电场方向与PN结内电场方向相反，削弱了内电场。于是内电场对多子扩散运

6、动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响。PN结呈现低阻性。P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；内外PN结的单向导电性2.PN结加反向电压时的导电情况外电场与PN结内电场方向相同，增强内电场。内电场对多子扩散运动阻碍增强，扩散电流大大减小。少子在内电场的作用下形成的漂移电流加大。此时PN结区少子漂移电流大于扩散电流，可忽略扩散电流。PN结呈现高阻性P区的电位低于N区的电位，称为加反向电压，简称反偏；内外由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很

7、小的反向漂移电流。PN结的单向导电性动画三2.2半导体二极管2.2.1半导体二极管的结构2.2.2二极管的伏安特性2.2.3二极管的参数2.2.1半导体二极管的结构在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分为点接触型、面接触型和平面型三大类。(1)点接触型二极管PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。(a)点接触型二极管的结构示意图(3)平面型二极管往往用于集成电路制造工艺中。PN结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。(2)面接触型二极管