第七章半导体二极管与整流滤波电路ppt课件.ppt

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1、本章基本要求:1、学习和掌握半导体的基本知识；2、理解PN结的形成并掌握其特性；3、掌握二极管的特性和使用；4、了解一些常见的特殊二极管；5、掌握整流、滤波、稳压电路的组成、工作原理。本章重点和难点：重点：1、二极管的特性；2、整流、滤波、稳压电路的组成、工作原理。难点：1、PN结的形成和特性；2、整流、滤波、稳压电路的组成、工作原理。第7章半导体二极管与整流滤波电路根据材料的导电能力，可以将他们划分导体、绝缘体和半导体。导电能力介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。典型的半导体是硅Si和锗Ge，它们都是4价元素。硅和锗最外层轨道上的四个电子称为价电子。硅原子(Si)锗原子(Ge)图7-

2、1原子结构示意图7.1半导体的基本知识7.1.1半导体的概念1、热敏性：温度增高，导电能力增强。2、光敏性：受到光照，其导电能力增强。3、掺杂性：掺入少量杂质，导电能力增强。本征半导体——化学成分纯净的半导体晶体。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”。7.1.2半导体的特性7.1.3本征半导体1）本征半导体的共价键结构图7-2硅或锗的共价键结构在绝对温度T=0K（相当于摄氏零下273.15度）时，所有的价电子都被共价键紧紧束缚在共价键中，不会成为自由电子。因此，本征半导体的导电能力很弱，接近绝缘体。共价键（束缚电子）2）本征半导体中自由电子和空穴

3、的产生本征激发同时产生电子空穴对。外加能量越高（温度越高），产生的电子空穴对越多。与本征激发相反的现象——复合在一定温度下，本征激发和复合同时进行，达到动态平衡。本征激发（也称热激发）当温度升高或受到光的照射时，价电子会获得足够的随机热振动能量而挣脱共价键的束缚，而参与导电，成为自由电子。自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，称为空穴。共价键（束缚电子）空穴自由电子图7-3电子-空穴对2）本征半导体的导电机制在外电场的作用下，空穴和电子会产生移动，即不断有共价键中的电子摆脱束缚，填充到原有的空穴中，即象是空穴在移动，形成的电流方向就是空穴移动的方向本征半导体的导电性取决

4、于外加能量：温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化。自由电子空穴移动方向电子移动方向图本征半导体的导电示意图在半导体中不仅有自由电子一种载流子，而且还有另一种载流子——空穴。这是半导体导电的一个重要特性。在本征半导体内，自由电子和空穴总是成对出现的，也就是说，有一个自由电子就必定有一个空穴，因此在任何时候，本征半导体中的自由电子数和空穴数总是相等的。在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半导体称为杂质半导体。1.P型半导体在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。7.14掺杂半导体多数载流子——空穴少数载流子——电子掺入的三价杂质原子，因在硅晶体中接受电子，故称受主杂质。P型半导体

5、图7-4P型半导体的共价键结构图7-5P型半导体平面模型2.N型半导体在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，砷等，称为N型半导体。多数载流子——电子少数载流子——空穴由于掺入的五价杂质原子可提供自由电子，故称为施主杂质。N型半导体图7-6N型半导体的共价键结构图7-7N型半导体平面模型虽然N型半导体中有大量带负电的自由电子，P型半导体中有大量带正电的空穴，但是由于带有相反极性电荷的杂质离子的平衡作用，无论N型半导体还是P型半导体，对外表现都是电中性的。通过一定的生产工艺把一块P半导体和一块N型半导体结合在一起，则它们的交界处就会形成一个特殊结构---PN结7.2PN结及其特性7.2

6、.1PN结的形成P型半导体N型半导体图7-8(a)多子的扩散运动P型半导体N型半导体空间电荷区多子的扩散运动少子的漂移运动内电场图7-8(b)PN结的形成PN结的空间电荷区（耗尽层）相当于一个电容器，称为结电容，结电容的大小对不同频率的电流影响不同。1、加正向电压（正偏）——电源正极接P区，负极接N区外电场的方向与内电场方向相反:外电场削弱内电场→耗尽层变窄→扩散运动＞漂移运动→多子扩散形成正向电流IF7.2.2PN结的特性----单向导电性P型半导体N型半导体多子的扩散运动少子的漂移运动内电场图7-9(a)PN结加正向电压导通2加反向电压——电源正极接N区，负极接P区外电场的方向与内电

7、场方向相同:外电场加强内电场→耗尽层变宽→漂移运动＞扩散运动→少子漂移形成反向电流IR。图7-9(a)PN结加反向电压截止P型半导体N型半导体多子的扩散运动少子的漂移运动内电场在一定的温度下，由本征激发产生的少子浓度是一定的，故IR基本上与外加反压的大小无关，所以称为反向饱和电流。但IR与温度有关。PN结在正向电压作用下，电阻很小，PN结导通，电流可顺利流过；而在反向电压作用下，电阻很大，PN结截止，阻止电流通过。这种现象称作PN结