模拟电路第1章 晶体二极管及其基本电路ppt课件.ppt

《模拟电路第1章 晶体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、第1章晶体二极管及其基本电路1―1半导体物理基础知识1―2PN结及晶体二极管1―3晶体二极管及其基本电路1―4其它二极管简介11―1半导体物理基础知识半导体材料：主要是硅(Si)、锗(Ge)和砷化镓(GaAs)等。它们的导电能力介于导体和绝缘体之间，并且会随温度、光照或掺入某些杂质而发生显著变化。按导电性能的不同，物质可分为：导体绝缘体半导体导体的电阻率很小，导电能力很强绝缘体导电能力很差半导体导电能力介于导体和绝缘体之间2硅和锗的原子结构价电子简化模型+42.半导体的原子结构：3纯净的单晶半导体称为本征半导体。在本征硅和锗的单晶中，原子按

2、一定间隔排列成有规律的空间点阵(称为晶格)。由于原子间相距很近，价电子不仅受到自身原子核的约束，还要受到相邻原子核的吸引，使得每个价电子为相邻原子所共有，从而形成共价键。4单晶硅和锗的共价键结构示意图价电子不仅受到自身原子核的约束，还要受到相邻原子核的吸引，使得每个价电子为相邻原子所共有，从而形成共价键。5四个价电子与相邻的四个原子中的价电子分别组成四对共价键，依靠共价键使晶体中的原子紧密地结合在一起。共价键中的电子，由于受到其原子核的吸引，是不能在晶体中自由移动的，所以是束缚电子，不能参与导电。6能够自由移动的带电粒子称为载流子价电子会获得足够

3、的随机热振动能量而挣脱共价键的束缚，成为自由电子。这些自由电子很容易在晶体中运动，在外加电压的作用下，就会形成电流，因此自由电子是半导体的一种载流子。当价电子挣脱共价键的束缚成为自由电子时，共价键中就留下了一个空位，这个空位被称为空穴。空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点。由于空穴处失去一个电子，使得该处所属原子核多了一个未被抵消的正电荷，因此可将空穴看成是一个带正电荷的粒子。7一、半导体中的载流子——自由电子和空穴在常温下，或者受到光照时，半导体中将同时激发出两种载流子——自由电子（带单位负电荷）和空穴（带单位正电荷），它们总是成对地出现，

4、通常称之为电子空穴对。本征半导体受外界能量（热、电、光等能量）激发，同时产生电子、空穴对的过程称为本征激发。8二、本征载流子浓度1．复合：在本征半导体中，由于本征激发，不断产生电子、空穴对，使载流子密度增加。与此同时，又会有相反的过程发生。由于正负电荷相吸引，电子会填入空穴成为价电子，同时释放出相应的能量，从而消失一对电子、空穴，这一过程称为复合。2．载流子浓度：载流子浓度越大，复合的机会就越多。在一定温度下，当没有其它能量存在时，电子、空穴对的产生与复合最终达到一种热平衡状态，使本征半导体中载流子的浓度一定。9本征半导体的导电能力是很弱的；本征载

5、流子浓度随温度升高近似按指数规律增大，所以其导电性能对温度的变化很敏感。10杂质半导体在本征半导体中，有选择地掺入少量其它元素，会使其导电性能发生显著变化。这些少量元素统称为杂质。掺入杂质的半导体称为杂质半导体。根据掺入的杂质不同，有N型半导体和P型半导体两种。11一、N型半导体在本征硅(或锗)中掺入少量的五价元素，如磷、砷、锑等，就得到N型半导体。这时，杂质原子替代了晶格中的某些硅原子，它的四个价电子和周围四个硅原子组成共价键，而多出一个价电子只能位于共价键之外，如图所示。12N型半导体原子结构示意图这种杂质原子能“施舍”出一个电子，所以称为

6、施主原子在N型半导体中，电子浓度远大于空穴浓度。故称电子为多数载流子，简称多子；而空穴称为少数载流子，简称少子。N型半导体主要靠电子导电，所以也称为电子型半导体。13二、P型半导体在本征硅(或锗)中掺入少量的三价元素，如硼、铝、铟等，就得到P型半导体。这时杂质原子替代了晶格中的某些硅原子，它的三个价电子和相邻的四个硅原子组成共价键时，只有三个共价键是完整的，第四个共价键因缺少一个价电子而出现一个空位，如图所示。14P型半导体原子结构示意图这种杂质能接受价电子，所以称为受主原子P型半导体中，空穴浓度远大于电子浓度。故称空穴为多数载流子，简称多子；而

7、电子称为少数载流子，简称少子。P型半导体主要靠空穴导电所以也称为空穴型半导体。15注意：N型半导体和P型半导体仍然是电中性的。16三、杂质半导体的载流子浓度在杂质半导体中，尽管掺入的杂质浓度很小，但通常由杂质原子提供的载流子数却远大于本征载流子数。因此，在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要由掺杂浓度决定。杂质半导体中的少子浓度，因掺杂不同，会随多子浓度的变化而变化。在热平衡下，两者之间有如下关系：多子浓度值与少子浓度值的乘积恒等于本征载流子浓度值ni的平方。17对P型半导体，多子pp与少子np有N型半导体，施主浓度P型半导体，受主浓度对N型半导体

8、，多子nn与少子pn有18结论：本征半导体通过掺杂，可以大大改变半导体内载流子的浓度，并使一种载流子多，而另一种载流子少。