电子技术基础CH03 二极管及其基本电路ppt课件.ppt

《电子技术基础CH03 二极管及其基本电路ppt课件.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、3二极管及其基本电路3.1半导体的基本知识3.3二极管3.4二极管的基本电路及其分析方法3.5特殊二极管3.2PN结的形成及特性3.1半导体的基本知识3.1.1半导体材料3.1.2半导体的共价键结构3.1.3本征半导体、空穴及其导电作用3.1.4杂质半导体3.1.1半导体材料根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。☆典型的半导体有硅Si、锗Ge及砷化镓GaAs等。☆半导体：导电特性处于导体和绝缘体之间。☆半导体不同于导体和绝缘体的特点：①热敏性②光敏性③掺杂性3.1.2半导体

2、的共价键结构硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构共价键内的两个电子由相邻的原子各用一个价电子组成，称为束缚电子。价电子3.1.3本征半导体、空穴及其导电作用本征半导体:一种完全纯净的、结构完整的半导体晶体。本征激发:在外界激发下，束缚电子由于获得足够的随机热振动能量而挣脱共价键的束缚成为自由电子的现象。空穴:共价键中的空位。3.1.3本征半导体、空穴及其导电作用空穴的移动：束缚电子填补空穴的运动，是靠相邻共价键中的价电子依次填充空穴来实现的。空穴可以看成是一个带正电荷的载流子。3.1.3本征半导体、

3、空穴及其导电作用几点结论：半导体中存在两种载流子：带负电的自由电子和带正电的空穴,它们都可以运载电荷形成电流。本征半导体中,自由电子和空穴相伴产生,数目相同。一定温度下,本征半导体中电子空穴对的产生与复合达到动态平衡,电子空穴对的数目相对稳定。温度升高,激发的电子空穴对数目增加,半导体的导电能力增强。空穴的出现是半导体导电区别导体导电的一个主要特征。3.1.4杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂

4、质半导体。电子（N）型半导体——掺入五价杂质元素（如磷、砷和锑）的半导体。空穴（P）型半导体——掺入三价杂质元素（如硼、铟和铝）的半导体。1.N型半导体3.1.4杂质半导体在N型半导体中自由电子是多数载流子，它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子，由本征激发形成。提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子，因此五价杂质原子也称为施主杂质。2.P型半导体3.1.4杂质半导体因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共价键中留下一个空穴。在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂

5、形成；自由电子是少数载流子，由本征激发形成。空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质因而也称为受主杂质。3.杂质对半导体导电性的影响3.1.4杂质半导体掺入杂质对本征半导体的导电性有很大的影响，一些典型的数据如下:T=300K室温下，本征硅的电子和空穴浓度:n=p=1.4×1010/cm323掺杂后N型半导体中的自由电子浓度:n=5×1016/cm3在半导体中掺杂是提高其导电能力非常有效的办法。本征硅的原子浓度:14.96×1022/cm3相差约106/cm3本征半导体、杂质半导体本节中

6、的有关概念自由电子、空穴N型半导体、P型半导体多数载流子、少数载流子施主杂质、受主杂质3.2PN结的形成及特性3.2.2PN结的形成3.2.3PN结的单向导电性3.2.4PN结的反向击穿3.2.5PN结的电容效应3.2.1载流子的漂移与扩散3.2.1载流子的漂移与扩散漂移运动：由电场作用引起的载流子的运动。扩散运动：由载流子浓度差引起的载流子的运动。由于热激发,半导体内的载流子移动是杂乱无章的。3.2.2PN结的形成载流子浓度差⇒多子的扩散运动在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半

7、导体和P型半导体：3.2.2PN结的形成内电场扩散运动由杂质离子形成空间电荷区内电场促使少子漂移，同时阻止多子扩散。漂移运动最后多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。3.2.2PN结的形成离子薄层形成的空间电荷区就称为PN结。消耗尽了多子⇒耗尽层；势垒⇒势垒区。3.2.3PN结的单向导电性当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；反之称为加反向电压，简称反偏。(1)PN结加正向电压时低电阻大的正向扩散电流IF正向的PN结表现为一个阻值很小的电阻，因此IF是随着外加电

8、压急速上升的。3.2.3PN结的单向导电性(2)PN结加反向电压时高电阻很小的反向漂移电流在一定温度下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，几乎与外加电压的大小无关，这个电流也称为反向饱和电流。（1）PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流⇒PN结导通；PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流⇒PN结截止。由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。（2）PN结单向导电性关键在于存在耗尽层，且其宽度随外加电压而变化。结论：2009