第1讲 直流稳压电源1半导体及半导体二极管ppt课件.ppt

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1、第8章直流稳压电源8.3直流稳压电源的组成8.5滤波电路8.6稳压电路8.4整流电路8.1半导体的基础知识8.2半导体二极管8.1半导体的基础知识导体——电阻率小于（如铜、银、铝等）物质按导电能力划分：绝缘体——电阻率大于（如橡胶、塑料等）半导体——介于导体和绝缘体之间的物质（如硅、锗、砷化镓等）结构特点：最外层电子（价电子）都是四个。++Si(硅原子)Ge(锗原子)28428184+4硅的原子结构简化模型当外界温度升高时，导电能力显著增强。据此特性可做成温度敏感元件，如热敏电阻。——热敏性半导体的导电特点：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变。据此特性可

2、做成各种半导体器件，如二极管。——掺杂性当受外界光作用时，导电能力明显变化。据此特性可制成各种光敏元件，如光敏电阻。——光敏性晶体中原子排列方式一、本征半导体1、什么是本征半导体是一种完全纯净的、结构完整的半导体晶体。+4+4+4+4Si+4+4+4+4晶格硅原子价电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4本征半导体的共价键结构是共价键结构。在热力学温度零度和没有外界激发时，本征半导体不导电，相当于绝缘体。2、本征半导体的导电机理本征激发——本征半导体在受到光或热激发后会产生自由电子和空穴。+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子空穴复合成对出现成对消失+4+4+

3、4+4+4+4+4+4+4外电场方向空穴移动方向电子移动方向在外电场作用下，电子和空穴均能参与导电。价电子填补空穴出现两部分电流自由电子作定向运动电子电流价电子递补空穴空穴电流载流子温度（或光照）→价电子获得能量：本征激发产生自由电子和空穴对。自由电子和空穴均参与导电，统称为载流子。温度→载流子的浓度→导电能力。自由电子释放能量跳回共价键——复合。本征半导体载流子浓度较低，导电能力较弱。总结过程：二、杂质半导体渗入杂质的半导体。自由电子的浓度空穴的浓度。空穴为多数载流子。自由电子为少数载流子。称这种杂质半导体为P型半导体。（1）掺入五价的杂质元素自由

4、电子的浓度空穴的浓度。自由电子为多数载流子，空穴为少数载流子。称这种杂质半导体为N型半导体。（2）掺入三价的杂质元素靠空穴导电靠自由电子导电+4+4+4+4+4+4+4+4N型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的五价元素,如磷,则形成N型半导体。磷原子+4+5多余价电子自由电子正离子N型半导体结构示意图少数载流子多数载流子正离子+4+4+4+4+4+4+4空穴P型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量三价元素,如硼,则形成P型半导体。+4+4硼原子填补空位+3负离子P型半导体结构示意图电子是少数载流子负离子空穴是多数载流子无论是P型半导体还是N型半导体都是中性的，对外不显电

5、性。多数载流子的数量由掺入的杂质的浓度决定。少数载流子数量是热激发而产生的，其数量的多少决定于温度。注意点：1.在杂质半导体中多子的数量与（a.掺杂浓度、b.温度）有关。2.在杂质半导体中少子的数量与（a.掺杂浓度、b.温度）有关。3.当温度升高时，少子的数量（a.减少、b.不变、c.增多）。abc4.在外加电压的作用下，P型半导体中的电流主要是，N型半导体中的电流主要是。（a.电子电流、b.空穴电流）ba三、PN结1.PN结的形成扩散运动＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－扩散运动：多数载流子由于浓度的差

6、别而形成的运动。用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上,形成P型半导体区域和N型半导体区域,在这两个区域的交界处就形成了一个PN结。＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－内电场PN结多数载流子的扩散运动继续进行，使PN结加宽，内电场增强。内电场越强，多数载流子的运动越难以进行。内电场越强，少数载流子的运动越易于进行。空间电荷区，也称耗尽层。＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－＋＋＋＋漂移运动：少数载流子在内电场作

7、用下的运动。漂移运动使PN结变薄，内电场削弱。内电场削弱，又有利于多数载流子的扩散运动，而不利于少数载流子的漂移运动。漂移运动＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－多数载流子的扩散运动与少数载流子的漂移运动达到动态平衡——平衡的PN结。内电场整体过程：浓度差引起多子向对方扩散，扩散产生空间电荷区内电场阻止扩散促使少子漂移内电场消弱扩散加强扩散与漂移达到动态平衡形成PN结2.PN结的特性(1)正向偏置ＰNR外电场正向导通I内电场被削弱，多子扩散运动增强，形成较大正向电流扩散运