模电课件模电课件 ch11.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1.1.1本征半导体1.1.2杂质半导体1.1.3PN结(SemiconductorDiode)1.1.1本征半导体半导体—导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。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。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惯性核硅(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1章半导体二极管本征激发：复合：自由电子

2、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1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(在共价键以内)的运动结论：1.本征半导体中电子空穴成对出现，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。两种载流子第1章半导体二极管1.1.2杂质半导体一、N型半导

3、体和P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P型+3+4+4+4+4+4硼原子空穴空穴—多子电子—少子载流子数空穴数施主离子施主原子受主离子受主原子第1章半导体二极管二、杂质半导体的导电作用IIPINI=IP+INN型半导体IINP型半导体IIP三、P型、N型半导体的简化图示负离子多数载流子少数载流子正离子多数载流子少数载流子+–第1章半导体二极管1.1.3PN结一、PN结(PNJunction)的形成1.载流子的浓度差引起多子的扩

4、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PN结形成第1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)—forwardbiasP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多子2.外加反向电压(反向偏置)—reversebiasP区N区+UR内电场外电

5、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0PN结单向导电第1章半导体二极管