第1章 半导体二极管与整流电路课件.ppt

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1、第1章半导体二极管与整流电路1.3半导体二极管的应用1.4二极管整流电路1.5稳压二极管及其应用1.2半导体二极管1.1半导体基础知识1.6光敏二极管1.7发光二极管电子技术模拟电子技术数字电子技术二极管及其应用三极管及其应用组合逻辑电路时序逻辑电路电子技术的组成1.理解PN结的单向导电性；2.了解二极管、稳压管、工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；3.分析含有二极管的电路；理解并掌握单相整流电路和滤波电路的工作原理及参数的计算;4.了解稳压管稳压电路的工作原理。教学要求：1.1半导体基础知识1.

2、1.1本征半导体与掺杂半导体导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。半导体的导电特性：（可做成温度敏感元件，如热敏电阻）。掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变（可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化（可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二

3、极管、光敏三极管等）。热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强1.本征半导体GeSi通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构共价健共价键中的两个电子，称为价电子。SiSiSiSi价电子1.本征半导体SiSiSiSi价电子价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，

4、称为空穴（带正电）。本征半导体的导电机理这一现象称为本征激发。空穴温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。自由电子在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。本征半导体的导电机理当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流（1）自由电子作定向运动电子电流（2）价电子递补空穴空穴电流注意：（1）本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差；（2）温度愈高，载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器

5、件性能影响很大。自由电子和空穴都称为载流子自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。2.掺杂半导体掺入五价元素SiSiSiSip+多余电子磷原子在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成掺杂半导体。掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或N型半导体。在N型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。（1）N型半导体掺杂后空穴

6、数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或P型半导体。掺入三价元素SiSiSiSi在P型半导体中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。B–硼原子接受一个电子变为负离子空穴无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。（2）P型半导体杂质半导体的符号－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半导体++++++++++++++++++++++++N型半导体1.PN结的形成在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了P

7、N结。1.1.2PN结－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++++++++++++++多子扩散运动内电场E少子漂移运动扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽。空间电荷区越宽，内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。空间电荷区，也称耗尽层。多子边扩散边复合漂移运动P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++

8、++++++++++++++扩散运动内电场E所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++空间电荷区N型区P型区1、空间电荷区中没有载流子。2、空间电荷区中内电场阻碍P区中的空穴、N区中的电子（都是多子）向对方运动（扩散运动）。3、P区中的电子和N区中的空穴（都是少子），数量有限，因此由它们形成的电流很小。