西安交大模电课件第1章半导体二极管及其应用.ppt

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1、1.1.1PN结的形成1半导体二极管及其应用1.1PN结半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间。最常用的半导体材料：物体根据其导电能力（电阻率）分半导体绝缘体导体锗硅+14284Si硅原子结构示意图+322818Ge锗原子结构示意图4原子结构示意图平面结构立体结构SiSiSiSiSiSiSiSiSi1.本征半导体本征半导体就是完全纯净的半导体。SiSiSiSiSiSiSiSiSi共价键价电子SiSiSiSiSiSiSiSiSi本征激发产生电子和空穴自由电子空穴SiSiSiSiSiSiSiSiSi电子、空穴成对产生SiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiS

2、iSiSiSi电子、空穴成对产生电子、空穴成对复合电子和空穴的产生过程动画演示本征激发使空穴和自由电子成对产生。相遇复合时，又成对消失。小结：空穴浓度（np)=电子浓度(nn)温度T一定时np×nn=K(T)K(T)——与温度有关的常数SiSiSiSiSiSiSiSiSi在外电场作用下USiSiSiSiSiSiSiSiSiU电子运动形成电子电流SiSiSiSiSiSiSiSiSiUSiSiSiSiSiSiSiSiSiUSiSiSiSiSiSiSiSiSiUSiSiSiSiSiSiSiSiSiU价电子填补空穴而使空穴移动，形成空穴电流1)在半导体中有两种载流子这就是半导

3、体和金属导电原理的本质区别。a.电阻率大。2)本征半导体的特点：b.导电性能随温度变化大。小结：带正电的空穴带负电的自由电子本征半导体不能在半导体器件中直接使用2．掺杂半导体在本征半导体硅或锗中掺入微量的其它适当元素后所形成的半导体。根据掺杂的不同，杂质半导体分为N型导体P型导体（1）N型半导体掺入五价杂质元素（如磷、砷）的杂质半导体。SiSiSiSiSiSiSiSiSi掺入少量五价杂质元素磷PSiSiSiSiSiSiSiSiSiP多出一个电子出现了一个正离子++++++++++++++++++++++++++++++++++++半导体中产生了大量的自由电子和正离子N

4、型半导体的形成过程c.电子是多数载流子，简称多子;空穴是少数载流子，简称少子。e.因电子带负电，称这种半导体为N(negative)型或电子型半导体。f.掺入的杂质能给出电子，称为施主杂质。a.N型半导体是在本征半导体中掺入少量五价杂质元素形成的。b.N型半导体产生了大量的(自由）电子和正离子。小结：d.np×nn=K(T)(2)P型半导体在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼等:SiSiSiSiSiSiSiSiSiBSiSiSiSiSiSiSiSiSiBSiSiSiSiSiSiBSiSi出现了一个空位SiSiSiSiSiSiBSiSi出现了一个空穴出现了一个负离子。-

5、-----------------------------------半导体中产生了大量的空穴和负离子P型半导体的形成过程c.空穴是多数载流子,电子是少数载流子。e.因空穴带正电，称这种半导体为p(positive)型或空穴型半导体。f.掺入的杂质能接受电子，称为受主杂质。a.P型半导体是在本征半导体中掺入少量的三价杂质元素形成的。b.P型半导体产生大量的空穴和负离子。小结：d.np×nn=K(T)当掺入三价元素的密度大于五价元素的密度时，可将N型转型为P型；杂质半导体的转型：当掺入五价元素的密度大于三价元素的密度时，可将P型转型为N型NP掺入三价元素掺入五价元素小结

6、小结多子——电子少子——空穴P型—电子密度<空穴密度{多子——空穴少子——电子本征激发仍存在多子——数目取决于掺杂多少；少子——数目主要取决于温度。注意：半导体中正负电荷总数相等，宏观呈电中性！N型—电子密度>空穴密度{N++++++++++++++++++++++++++++++++++++N++++++++++++++++++++++++++++++++++++以N型半导体为基片通过半导体扩散工艺3.PN结的形成使半导体的一边形成N型区，另一边形成P型区N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------

7、------------------（1）在浓度差的作用下，电子从N区P向区扩散N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------在浓度差的作用下，空穴从P区向N区扩散N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------在浓度差的作用下，两边多子互相扩散。在P区和N区交界面上，留下了一层不能移动的正、负离子小结：N+++++++++++++++++++++++