电子技术基础—高职电子信息—于宝明第1章 半导体二极管及其基本电路.ppt

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1、第1章半导体二极管及其基本电路半导体的基本知识半导体二极管及其基本特性二极管的基本应用电路1.1半导体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、塑料和石英等等其中最典型的半导体是硅Si和锗Ge，它们都是4价元素典型的半导体材料元素硅（Si）、锗（Ge）化合物砷化镓（GaAs）掺杂元素硼（B）、磷（P）1.1.1半导体材料半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间，当受外界光和热刺激或加入微量掺杂,导电能力显著增加。半导体特点：1)在外界能源的作用下，导电性能显著变化。光敏元件、热敏元件属于此类。2)在纯净

2、半导体内掺入杂质，导电性能显著增加。二极管、三极管属于此类。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：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1.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：温度升高后，本征半导体结构图+4+4+4+4自由电子空穴+4+4+4+4这一现象称为本征激发，

3、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—空穴对的过程。电子空穴对+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。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+4+4+4+4自由电子空穴电子流空穴流2.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】【N

4、egative】+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）掺入杂质元素后多余出来的（大量的）+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。自由电子的来源：只有本征激发产生（少量的）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

5、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）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）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空穴的来源：只有本征激发产生（少量的）杂质半导体的示意表示方法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++P型半导体N型半导体少子浓度——只与温度有关多子浓度——主要受掺入杂质浓度的影响负离子空穴正

6、离子自由电子P1-2相关概念半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间半导体特点：1)在外界能源的作用下，导电性能显著变化。2)在纯净半导体内掺入杂质，导电性能显著增加。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—空穴对的过程。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。本征半导体的导电能力很弱杂质半导体的示意表示方法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++P型半导体N型半导体少子浓度——只与温度有关多子浓度——主要受掺入杂质浓度的影响负离子空穴正离子自由电子1

7、.1.2PN结及其单向导电性1.PN结的形成耗尽层PN结势垒区阻挡层+-由上可知，PN结中进行着两种载流子的运动：多数载流子的扩散运动少数载流子的漂移运动产生的电流称为扩散电流产生的电流称为漂移电流P区空穴→N区N区电子→P区N区空穴→P区P区电子→N区2.PN结的单向导电性外加正向电压即电源的正极接P区，负极接N区。PN结的这种接法称为正向接法或正向偏置（简称正偏）。前提：只有在外加电压时才会显示出来PN结加正向电压时导通－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++变薄＋－内电场外电场P区N区多子空穴多子电子IFVF正向电流I：扩散电流PN结

8、加正向电压时导通－－－－－－－－－－－