半导体器件ppt课件.ppt

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1、电子技术基础第二部分电工电子技术模拟电子技术数字电子技术本章在简要介绍半导体材料的特性及导电规律后，重点研究常用半导体器件的组成结构、伏安特性、主要参数和应用方法，为后续学习电子电路建立必要的基础。半导体二极管及其应用电路第1章第二部分电子技术基础第二部分电子技术基础第1章半导体二极管及其应用电路1.1半导体二极管的结构1.2半导体二极管的单向导电性1.3几种常用特殊二极管1.4二极管基本电路应用主要内容：重点内容：难点内容：PN结的单向导电性，含半导体器件电路的分析。第1章半导体器件介绍半导体材料的特性，半导体二极管、半导体三极管的工作原理及应用

2、知识。PN结的单向导电性，电子器件认知规律和含半导体器件电路的分析方法。1.1半导体二极管的结构1.1.1半导体材料半导体：指导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。常用的半导体材料有硅（Si）和锗（Ge），硒和许多金属氧化物、硫化物都是半导体。图2.1.1锗、硅原子结构物体的导电性：（1）导体（2）绝缘体（3）半导体（1）热敏性大部分半导体的导电能力随温度的升高而增强，有些对温度反应特别敏感。→热敏元件半导体材料的三个特点：（2）光敏性半导体的导电能力随光照强度的变化而变化。例如硫化镉薄膜，无光照时，电阻是几十兆欧姆，是绝缘体；受光照时，电阻只有几十

3、千欧姆。→光敏元件（3）掺杂性如果在纯净半导体中掺入微量其它元素（称为掺杂），半导体的导电能力随着掺杂能力的变化而发生显著变化。→基本半导体器件1.1半导体二极管的结构1、本征半导体完全纯净的具有晶体结构的半导体。图2.1.1锗、硅原子结构根据半导体的掺杂情况，半导体材料又可以分为两类：典型的半导体材料有硅（Si）和锗（Ge），它们都是四价元素，每个原子的外层有四个价电子，原子结构如图2.1.1所示。四价元素1.1半导体二极管的结构SiSiSiSi共价键共价键：在晶体结构的半导体中，相邻两个原子的一对最外层电子成为共用电子，形成共价键结构。价电子电

4、子、空穴：在常温下由于分子的热运动，少量价电子挣脱原子核的束缚成为自由电子，同时在原位留下的空位称空穴。这种现象称为本征激发结论：在本征半导体中电子空穴成对产生，当温度和光照增加时，其数目增加。自由电子空穴本征硅示意图1.1半导体二极管的结构SiSiSiSi在外电场作用下，自由电子定向运动，价电子填补空穴。自由电子定向运动价电子填补空穴在半导体中，同时存在着自由电子导电和空穴导电。这就是半导体导电方式的最大特点。自由电子（带负电）和空穴都被称为载流子。本征硅示意图1.1半导体二极管的结构2、杂质半导体电子型（N型）半导体空穴型（P型）半导体杂质半导

5、体有两大类SiSiSiSi本征硅示意图SiPN型半导体：在本征硅或锗中掺入五价元素，如磷、砷、锑，则自由电子数目大大增加，形成多数载流子。空穴为少数载流子。在外电场作用下，自由电子导电占主导地位，故称电子型半导体。简称N型半导体空穴自由电子自由电子数增加1.1半导体二极管的结构SiSiSiSi本征硅示意图P型半导体：在本征硅或锗中掺入三价元素，如硼、铝、铟，则空穴数目大大增加，形成多数载流子。自由电子为少数载流子。在外电场作用下，空穴导电占主导地位，故称空穴型半导体。简称P型半导体空穴自由电子SiB空穴数增加1.1半导体二极管的结构1.1.2PN结

6、的形成1、PN结形成图2.1.2用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上，形成P型半导体和N型半导体，在两种半导体的交界面附近，由于多数载流子浓度的差别，引起多数载流子的扩散运动。图2.1.2PN结的形成P区空穴向N区扩散N区电子向P区扩散1.1半导体二极管的结构1、PN结形成扩散运动在交界面附近形成一个很薄的空间电荷区，这就是PN结。图2.1.2PN结的形成P区空穴向N区扩散N区电子向P区扩散阻挡层阻挡多子扩散耗尽区PN结1.1半导体二极管的结构1.1.3、PN结的导电性在PN结两端加上不同极性的外电压，PN结呈不同的导电性。图2.1.3PN结加正向

7、电压：P区接电源正极，N区接电源负极，如图2.1.3（a）。外电场削弱内电场，空间电荷区变窄，多数载流子扩散运动增强。PN结的正向电流由多数载流子形成，比较大，PN结呈现较小的正向电阻，称PN结正向导通。1.1半导体二极管的结构图2.1.3PN结加反向电压：P区接电源负极，N区接电源正极，如图2.1.3（b）。外电场加强内电场，空间电荷区变宽，阻止多子扩散运动，只有少数载流子越过空间电荷区形成反向电流。PN结的反向电流由少数载流子形成，反向电流非常小，PN结呈现极高的反向电阻，称PN结反向截止。1.1.4半导体二极管常用二极管图片普通小功率二极管大

8、功率二极管各种发光二极管1.1半导体二极管的结构二极管的基本结构半导体二极管结构由一个PN结加电极引线与外壳制成。D图2.