半导体二极管、三极管

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1、第9章二极管和晶体管9.2二极管9.3稳压管9.4晶体管第9章目录9.1半导体的导电特性9.5光电器件第9章9.19.1半导体的导电特性9.1.1本征半导体一、导体、绝缘体、半导体导体：外层电子受原子核的束缚力很小，导电性很好。绝缘体：外层电子受原子核的束缚力很大，导电力差。半导体：外层电子不像导体那样容易挣脱，也不像绝缘体那样束缚得很紧，所以导电性介于两者之间。半导体材料特点：1.温度上升，导电能力显著提高。2.掺入某些杂质元素，导电能力也大幅提高。在热力学温度零度和没有外界激发时,本征半导体不导电。纯净的没有结构缺陷的半导体单晶体——本征半导体它是共价键结构。图9.1.1本征半

2、导体的共价键结构硅原子价电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4第9章9.1二、本征半导体的晶体结构和共价键+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子空穴本征激发复合图9.1.2本征半导体中的自由电子和空穴成对出现成对消失第9章9.1三、高于绝对零度时本征半导体中的两种载流子热激发：产生两种带电粒子电子——空穴复合：消失两种带电粒子电子——空穴+4+4+4+4+4+4+4+4+4外电场方向电子和空穴为承载电流的粒子——载流子空穴移动方向电子移动方向当外电场作用：电子和空穴均能参与导电。价电子填补空穴第9章9.1第9章9.1四、温度是影响本征半导体中载流子的浓度的主要因素在一定温度

3、条件下，半导体内能量保持平衡，这时激发与复合的过程虽然仍在不断进行，但电子-空穴对却保持一定的数目。温度↑→获得的能量↑→产生的电子—空穴对浓度↑→半导体导电能力↑所以半导体的温度特性不好！本征半导体在室温时电导率约在10+7～10+5/Ω·m之间+4+4+4+4+4+4+4+49.1.2杂质半导体一.N型半导体掺入少量的五价元素,如磷,则形成N型半导体多子—自由电子少子—空穴磷原子+4+5多余价电子自由电子正离子第9章9.1图9.1.3N型半导体N型半导体结构示意图少数载流子多数载流子正离子在N型半导中,电子是多数载流子,空穴是少数载流子。第9章9.1导电基本以自由电子为主，被称

4、为电子半导体。在室温下，几乎所有的杂质原子都被电离为带正电的杂质离子和带负电的自由电子。+4+4+4+4+4+4+4空穴二.P型半导体掺入少量的三价元素,如硼,则形成P型半导体。+4+4硼原子填补空位+3负离子第9章9.1图9.9.4P型半导体P型半导体结构示意图导电基本上以空穴导电为主，因此，又被称为空穴半导体。电子是少数载流子负离子空穴是多数载流子第9章9.1一、PN结的形成多子扩散→空间电荷区↑→少子漂移↑→动态平衡→PN结9.1.3PN结及其单向导电性第9章9.1多子扩散少子漂移内电场方向空间电荷区P区N区图9.1.5PN结的形成(a)P区与N区中载流子的扩散运动外界环境不

5、变条件下，多子扩散与少子漂移达到动态平衡，空间电荷区的宽度基本上稳定下来——PN结达到稳定第9章9.1P区N区空间电荷区内电场方向图9.1.5PN结的形成(b)平衡状态下的PN结内电场方向E外电场方向RI二、PN结的单向导电性P区N区空间电荷区变窄扩散运动增强，形成较大的正向电流1.外加正向电压第9章9.1图9.1.6PN结加正向电压时导通P区N区内电场方向ER空间电荷区变宽外电场方向IR2.外加反向电压外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走少数载流子越过PN结形成很小的反向电流多数载流子的扩散运动难于进行第9章9.1图9.1.7PN结加反向电压时截止第9章9.1总结：PN结

6、的P区接电源的正极，N区接负极时，PN结处于正向导通（正向偏置）：正向电流由多数载流子扩散形成，电流数值很大；正向电压稍有改变，电流变化较大。表现出的正向动态等效电阻极小！PN结的N区接电源的正极，P区接负极时，PN结处于反向截止（反向偏置）：反向电流由本征激发的少数载流子漂移组成，电流数值较小环境温度不变，少数载流子浓度不变且与反向电压无关，反向电流具有饱和特性。其动态反向电阻极大。温度T↑→少子浓度↑→反向电流数值↑正向电阻极小，反向电阻极大——PN结的单向导电性二极管:PN结+引线二极管的符号阳极,A负极9.2二极管正极阴极,KD作用：整流、检波、限幅稳压、保护特性：单向导电

7、性正极引线触丝N型锗支架外壳负极引线点接触型二极管9.2.1二极管的结构和符号二极管的符号阳极负极9.2二极管正极引线二氧化硅保护层P型区负极引线面接触型二极管N型硅PN结PN结正极阴极D，VD600400200–0.1–0.200.40.8–50–100I/mAU/V正向特性反向击穿特性硅管的伏安特性1.2.2二极管的伏安特性反向特性死区电压I/mAU/V0.40.8–40–80246–0.1–0.2锗管的伏安特性正向特性反向特性0开启电压Uon（死区电压）:使二极