电子技术教学课件作者顾海远第1章.ppt

《电子技术教学课件作者顾海远第1章.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第１章　半导体二极管及其应用1.1半导体的基本知识1.2半导体二极管1.3半导体二极管的型号（略）1.4半导体二极管的应用1.5特殊二极管简介1.6倍压整流电路实验操作与技能训练1:二极管的识别与检测1.1半导体的基本知识世界上的物质根据导电能力的不同，可分为导体(如金、银、铜、铁等)和绝缘体(如干燥的木头、玻璃等)，还有一类物质，它的导电能力介于导体和绝缘体之间，称为半导体。常用的半导体材料是硅(Si)、锗(Ge)和砷化稼等。1.1.1半导体的主要特性1.半导体的奇妙特性在电工技术的发展史上，由于半导体既不是良好的导电材料，又不是可靠的绝缘材料，所以长期

2、受到冷落，之所以后来得到广泛应用，是因为人们发现了半导体具有以下三个可贵的特性:下一页返回1.1半导体的基本知识(1)光敏特性即半导体的导电能力对光照辐射很敏感。对半导体施加光线照射时，光照越强，等效电阻越小，导电能力越强。利用半导体的光敏性，可以制成光敏检测元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管和光电池等，可用于路灯、航标灯的自动控制，或制成火灾报警装置、光电控制开关等。(2)热敏特性即半导体的导电能力对温度很敏感。温度升高，将使半导体的导电能力大大增强。例如，纯锗，温度每升高10℃它的导电能力增加一倍(电阻率会减少到原来的一半)。利用半导体对温度十分

3、敏感的特性,可以制成自动控制中常用的热敏电阻(是负温度系数)及其他热敏元件。上一页下一页返回1.1半导体的基本知识(3)掺杂特性“杂质”可以显著改变(控制)半导体的导电能力。这里所说的“杂质”是指人为的、有目的的、在纯净的半导体(通常称本征半导体)中掺入的极其微量的三价或五价元素(如硼、磷)。在本征半导体中掺入微量的杂质元素，则它的导电能力将大大增强。例如在纯硅中掺入一亿分之一的硼元素，其导电能力可以增加两万倍以上。利用掺杂半导体可以制造出晶体二极管、晶体三极管、场效应管、晶闸管和集成电路等半导体器件。这也说明，任何东西的特性本身无所谓好坏，主要是看人们如

4、何去利用它们。上一页下一页返回1.1半导体的基本知识2.本征半导体纯净的结构完整的半导体称为本征半导体。用于制造半导体器件的纯硅和锗都是四价元素,其最外层原子轨道上有四个电子(称为价电子)。在单晶结构中，由于原子排列的有序性，价电子为相邻的原子所共有，形成图1.1所示的共价键结构，图中+4代表四价元素原子核和内层电子所具有的净电荷。共价键中的价电子，将受共价键的束缚。在室温或光照下，少数价电子可以获得足够的能量摆脱共价键的束缚成为自由电子，同时在共价键中留下一个空位，如图1.2所示，这种现象称为本征激发，这个空位称为空穴，可见本征激发产生的自由电子和空穴是

5、成对出现的。上一页下一页返回1.1半导体的基本知识原子失去价电子后带正电，可等效地看成是有了带正电的空穴。空穴很容易吸引邻近共价键中的价电子去填补，使空位发生转移，这种价电子填补空位的运动可以看成空穴在运动，但其运动方向与价电子运动方向相反。自由电子和空穴在运动中相遇时会重新结合而成对消失，这种现象称为复合。温度一定时，自由电子和空穴的产生与复合将达到动态平衡，这时自由电子和空穴的浓度一定在电场作用下，自由电子和空穴将做定向运动，这种运动称为漂移，所形成的电流叫做漂移电流。因为半导体中有自由电子和空穴两种载流子(载有电荷，并能参与导电过程的粒子称为载流子)

6、参与导电，分别形成电子电流和空穴电流，这一点与金属导体的导电机理不同。上一页下一页返回1.1半导体的基本知识在常温下本征半导体载流子浓度很低，因此导电能力很弱。不过，当本征半导体受到光或热的作用时，由于外界能量的激发，就有较多的共价键破裂成电子空穴对，从而涌现出大量的载流子，使得半导体的导电能力明显上升，呈现出半导体的光敏、热敏特性。3.掺杂半导体本征半导体导电能力差，本身用处不大，但是在本征半导体中掺入某种微量的杂质，却可以大大改善它的导电性能。按照掺入杂质的不同，可分为N型和P型两种掺杂半导体，这两种半导体是制造各种半导体器件的基础材料，其中P是Pos

7、itive(正)的第一个字母，N是Nega-tive(负)的第一个字母。上一页下一页返回1.1半导体的基本知识(1)N型(电子型)半导体如果在本征硅中掺入微量的五价元素，例如磷(P)。这种掺入磷杂质的硅半导体中就具有了相当数量的自由电子，这种半导体主要靠自由电子导电，所以称为电子型半导体，简称N型半导体。在N型半导体中，不但有数量很多的自由电子，而且有少量的空穴存在，自由电子是多数载流子(简称多子)，空穴是少数载流子(简称少子)，自由电子主要是由五价杂质产生的，而空穴是原半导体由于热或光的激发产生的。上一页下一页返回1.1半导体的基本知识(2)P型(空穴型

8、)半导体如果在本征硅中掺入微量的三价元素，例如，百万分之几的硼(B