第10章 常用半导体器件ppt课件.ppt

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1、第三部分模拟电子电路第三部分第10章常用半导体器件第11章基本放大电路第12章集成运算放大电路第17章直流电源第10章常用半导体器件10.2半导体二极管10.3半导体稳压管10.4半导体三极管10.5其他半导体器件简介10.1半导体的导电特性导体:很容易导电的物质。金属一般都是导体。绝缘体:几乎不导电的物质。如橡皮、塑料和石英。半导体:导电能力处于导体和绝缘体之间的物质。如:锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。自然界中的物质按其导电的能力分为三种:10.1半导体的导电特性10.1.1半导体的导电特点半导体的导电机理

2、不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的导电特点。它的导电能力在不同条件下差别很大。热敏性：环境温度升高时，导电能力增强很多,可以用于温度控制，作热敏元件。光敏性：无光照时和绝缘体一样不导电，受光照时导电能力变强。作光敏元件。湿敏性：根据湿度不同导电性能改变。可以用于仓库的湿度控制、报警等，作湿敏元件。1）导电能力随外界因素影响变化很大利用这种特性，可以制造各种不同用途的半导体器件。2）导电能力的可控性掺入微量有用杂质，其导电能力会发生急剧变化。——可增加几十至几百万倍。如：硅加入百万分之一的硼，其导电能力可增加五

3、十万倍。本征半导体:完全纯净的、结构完整的半导体晶体。硅和锗的最外层有4个价电子,称为四价元素。10.1.2本征半导体共价键:在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相邻的原子之间形成共价键结构，共用一对价电子。共价键(共用电子对)两相邻原子的价电子组成一个电子对，它们将两个相邻原子结合在一起，组成共价键结构。共价键中的两个价电子被紧紧束缚在共价键中，常温下这些价电子很难脱离共价键的束缚，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导

4、电能力很弱。形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。自由电子与空穴：自由电子空穴价电子当环境温度升高时，使一些价电子获得足够的能量脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。它们成双结对地出现，称为电子—空穴对。它们的产生称为本征激发。+4+4+4+4本征半导体的导电机理自由电子空穴束缚电子本征半导体的导电机理+4+4+4+4有空穴的原子吸引邻近的价电子来填补空穴，同时邻近的共价键中又出现一个空穴…。价电子这样的运动结果相当于空穴在运动，而空穴的运动相当于正电荷的移动，因此可以

5、认为空穴是载流子。本征半导体的导电机理本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。本征半导体的导电能力取决于载流子（电子－空穴对）的浓度。（金属导体中只存在一种载流子，即自由电子）在本征半导体中掺入某些微量的元素，就会使半导体的导电性能有显著变化。1.N型半导体10.1.3N型半导体和P型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷，晶体点阵中的某些硅原子被磷原子取代，磷原子的最外层有五个

6、价电子，其中四个价电子与相邻的硅原子的价电子组成共价键。多出的一个电子几乎不受磷原子的束缚，很容易被激发而成为自由电子，这样半导体中的自由电子数量大大增加，参与导电的载流子主要是自由电子。磷原子就成了不能移动的带正电的离子。多余电子磷原子N型半导体N型半导体中的载流子由什么组成？1、由施主原子(磷原子)提供的电子，浓度与施主原子相同。2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。——掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。2.P型半导

7、体在硅或锗晶体中掺入少量的三价硼元素，晶体点阵中的硅或锗原子被硼取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的硅或锗原子的价电子组成共价键时，产生一个空穴。这个空穴要吸引价电子来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。P型半导体参与导电主要的是空穴（多子）。硼原子空穴小结1.半导体中的多数载流子是由掺杂产生的，少数载流子是由热激发产生的。由于数量的关系，起导电作用的主要是多数载流子。3.P型半导体中空穴是多子，电子是少子。2.N型半导体中自由电子是多子，空穴是少子。1.PN结的形成在同一片半导体的基片上，分别制造P型

8、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PN结。P++++++++++++N硼离子多子少子磷离子多子少子空间电荷区扩散运动10.1.4PN结P++++++++++++N内电场PN结的形成空间电荷区不能移动的正负离子扩散运动内电场对多子起阻碍作用。P++++++++++++N扩散的结果使空间电荷区逐渐加宽。内电场加强漂移运动