电子电路6章二极管及整流.ppt

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1、6.1半导体的基本知识半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的材料常见半导体材料有硅、锗、硒及金属的氧化物和硫化物等。纯净半导体的导电能力很差。半导体特性：热敏特性:温度升高导电能力增强（如钴、锰、镍的氧化物做成的热敏电阻）。光敏特性:光照增强导电能力增强（如镉、铅等硫化物做成的光敏电阻）。掺杂特性:掺入少量杂质导电能力增强。6.1.1本征半导体完全纯净、具有晶体结构的半导体最常用的半导体为硅(Si)和锗(Ge)。它们的共同特征是四价元素，每个原子最外层电子数为4。++SiGe共价键本征半导体晶体中的共价健结构：每个原子与相邻的四个原子结合。每个原子的一个价电子与相邻原子的一个价电子组成

2、一电子对，由相邻原子共有，构成共价键结构。共价键价电子共价键价电子自由电子和空穴同时产生半导体导电方式激发自由电子温增/光照外加电压电子电流离开剩空穴（原子带正电）外加电压吸引相邻原子价电子填补空穴好像空穴在运动空穴电流与金属导电的区别硅原子自由电子硅原子半导体中的自由电子和空穴都能参与导电——半导体具有两种载流子。共价键价电子小结本征半导体中的自由电子和空穴总是成对出现，同时又不断进行复合。在一定温度下，载流子的产生与复合会达到动态平衡。温度愈高，载流子数目就愈多，导电性能就愈好——温度对半导体器件性能影响很大6.1.2N型半导体和P型半导体在常温下，本征半导体的两种载流子数量还是极

3、少的，其导电能力相当低。如果在半导体晶体中掺入微量杂质元素，将得到掺杂半导体，而掺杂半导体的导电能力将大大提高。由于掺入杂质元素的不同，掺杂半导体可分为两大类——N型半导体和P型半导体1.N型半导体当在硅或锗的晶体中掺入微量磷(或其它五价元素)时，磷原子与周围四个硅原子形成共价键后，磷原子的外层电子数将是9，比稳定结构多一个价电子。P+SiSiSiSiSiSiSiPSiSiSiSi多余电子1.N型半导体掺入磷杂质的硅半导体晶体中，自由电子的数目大量增加。这种半导体主要靠自由电子导电，称之为电子半导体或N型半导体。在N型半导体中电子是多数载流子、空穴是少数载流子。室温情况下，本征硅中载流

4、子有1.51010个/cm3，当磷掺杂量在10–6量级时，电子载流子数目将增加几十万倍。当在硅或锗的晶体中掺入微量硼(或其它三价元素)时，硼原子与周围的四个硅原子形成共价键后，硼原子的外层电子数将是7，比稳定结构少一个价电子。B+SiSiSiSiSiSiSiBSiSiSiSi空穴2.P型半导体综上所述，由于掺入杂质的不同，产生了N型半导体和P型半导体。杂质半导体中载流子的浓度远大于本征半导体中载流子的浓度，虽然它们都有一种载流子占多数，但整个半导体晶体仍是电中性的。掺硼半导体中，空穴数目远大于自由电子数目。主要靠空穴导电,称为空穴半导体或P型半导体。空穴为多数载流子，自由电子是少数载

5、流子。因为载流子带正电或负电，原子则相反带负电或带正电，整个晶体不带电。？6.1.3PN结及其单向导电性半导体器件的核心是PN结，是采取一定的工艺措施在一块半导体晶片的两侧分别制成P型半导体和N型半导体，在两种半导体的交界面上形成PN结。各种各样的半导体器件都是以PN结为核心而制成的，正确认识PN结是了解和运用各种半导体器件的关键所在。1.PN结的形成PN空间电荷区N区一侧因失去电子而留下带正电的离子，P区一侧因失去空穴而留下带负电的离子。交界处多数载流子扩散到对方并复合掉内电场阻碍了多子的继续扩散，推动少子的漂移运动，最终达到动态平衡，空间电荷区宽度一定P区空穴多N区自由电子多内电场

6、耗尽了载流子的交界处留下不可移动的离子形成空间电荷区；空间电荷区P区N区载流子的运动有两种形式：扩散由于载流子浓度梯度引起的载流子从高浓度区向低浓度区的运动。漂移载流子受电场作用沿电场力方向的运动。耗尽层中载流子的扩散和漂移运动最后达到一种动态平衡，这样的耗尽层就是PN结PN结内电场的方向由N区指向P区。1.PN结的形成2.PN结的单向导电性1)加正向电压扩散增强,漂移变弱.PN内电场方向外电场方向I变窄++-外电场方向与内电场方向相反，外电场削弱了内电场，使空间电荷区变薄.PN结两侧的多数载流子能顺利地通过PN结形成较大的正向电流.外电源不断提供电荷维持电流PN结呈现低阻导通状态2)

7、加反向电压将外电源的正端接N区、负端接P区。外电场与内电场方向相同，空间电荷区变宽。扩散运动变弱，漂移运动增强，参与漂移运动的载流子是少子，反向电流极小。PN内电场方向外电场方向+I~0变宽少子是由热激发产生的，即温度愈高少子的数量愈多，故温度对反向电流的影响很大。PN结具有单向导电性，即正向导通、反向截止2.PN结的单向导电性PN结呈高阻截止状态6.2半导体二极管6.2.1基本结构将PN结加上电极引线及外壳，就构成了半导体二极管。PN结是二极