模拟电子技术及应用 教学课件 作者 曹光跃第1章第1节.ppt

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1、半导体二极管第1章1.1半导体的基础知识一、本征半导体二、杂质半导体三、PN结第一章　半导体二极管第一章　半导体二极管常用的导体一般为银、铜、铝等物体；绝缘体为橡胶、塑料、胶木等；导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。用来制造半导体器件的材料主要是硅(Si)、锗(Ge)和砷化镓(GaAs)等。半导体材料进行特殊加工，使其成为性能可控，即可用来制造构成电子电路的基本元件—半导体器件。自然界中的物质根据导电能力的不同分为导体、绝缘体和半导体。一、本征半导体本征半导体—纯净的半导体。如硅、锗单晶体。载流子—自由运动的带电粒子。半导体中的载

2、流子有两种，自由电子和空穴。共价键—相邻原子共有价电子所形成的束缚。+4+4+4+4硅(锗)的原子结构Si284Ge28184简化模型+4硅(锗)的共价键结构价电子自由电子(束缚电子)空穴空穴空穴可在共价键内移动第一章　半导体二极管本征激发：复合：自由电子和空穴在运动中相遇重新结合成对消失的过程。漂移：自由电子和空穴在电场作用下的定向运动。在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共价键的束缚成为自由电子，并在共价键中留下一个空位(空穴)的过程。第一章　半导体二极管两种载流子电子(自由电子)空穴两种载流子的运动自由电子(在共价键以外)的运动空穴(

3、在共价键以内)的运动结论：1.本征半导体中电子和空穴成对出现，且数量少；2.半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电；3.本征半导体导电能力弱，并与温度有关。第一章　半导体二极管二、杂质半导体（一）N型半导体N型+5+4+4+4+4+4磷原子自由电子电子为多数载流子空穴为少数载流子载流子数电子数在本征半导体中掺入微量杂质元素，掺杂后的半导体称为杂质半导体。可分为N型半导体和P型半导体。施主离子施主原子第一章　半导体二极管受主离子+3+4+4+4+4+4（二）P型半导体P型空穴硼原子空穴—多子电子—少子载流子数空穴数受主原子注意:杂质半导体

4、中载流子虽有多少之分，由于还有不能移动的杂质离子，因而整个半导体仍呈电中性。第一章　半导体二极管三、PN结（一）PN结的形成1.载流子的浓度差引起多子的扩散2.复合使交界面形成空间电荷区(耗尽层)空间电荷区特点:无载流子，阻止扩散进行，利于少子的漂移。3.扩散和漂移达到动态平衡扩散电流等于漂移电流，总电流I=0。内建电场第一章　半导体二极管（二）PN结的单向导电性1.外加正向电压(正向偏置)P区N区内电场+UR外电场外电场使多子向PN结移动,中和部分离子使空间电荷区变窄。IF限流电阻扩散运动加强形成正向电流IF。IF=I多子I少子I多

5、子2.外加反向电压(反向偏置)P区N区+UR内电场外电场外电场使少子背离PN结移动，空间电荷区变宽。IRPN结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大;反偏截止，电阻很大，电流近似为零。漂移运动加强形成反向电流IRIR=I少子0第一章　半导体二极管