二极管及其基本电路ppt课件.ppt

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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结的形成及特性第4次课第5次课13二极管及其基本电路主要内容·半导体的基本知识·PN结的形成及特点·半导体二极管的结构、V-I特性、参数、及基本应用电路基本要求·了解半导体材料的基本结构及PN结的形成·掌握PN结的单向导电工作原理·掌握二极管（包括稳压管）的V-I特性及其基本应用23.1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33.1.1半导体材料绝缘体根据物体导电能力导体半导

2、体硅Si锗Ge砷化镓GaAs最常用导电率105S·cm-1导电率10-22S·cm-1导电率10-9~102S·cm-1。。。。导电能力介于导体与绝缘体之间4通过掺入杂质可明显地改变半导体的电导率2.温度可明显地改变半导体的电导率3.光照可明显地改变半导体的电导率，同时还可以产生电动势。5.外施电压能发光，能制冷。。。。。。。外界物理量能影响半导体中的电子变化，外施电压能使半导体产生物理量4.半导体对很多物理量都很敏感，能够制成很多种传感器。半导体的特性简介53.1.2半导体的共价键结构硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构4价元素正离子芯周边有4个电子图示应为立体结构(a

3、)锗Ge的原子结构(b)硅Si的原子结构63.1.3本征半导体、空穴及其导电作用本征半导体——化学成分纯净的半导体。它在物理结构上呈单晶体形态。由于随机热振动致使共价键被打破而产生空穴－电子对半导体经高度提纯并制成晶体后，原子间组成某种形式的晶体点阵，这种半导体称为本征半导体。也就是完全纯净的、具有晶体结构的半导体。73.1.3本征半导体、空穴及其导电作用由于随机热振动致使共价键被打破而产生空穴－电子对当导体处于热力学温度0K时，导体中没有自由电子。当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子。83.1.3本征半导

4、体、空穴及其导电作用本征半导体的导电：空穴也能移动？！空穴的移动——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。由于随机热振动致使共价键被打破而产生空穴－电子对在外界的影响下（如热、光、电场、磁场等），使得其共价键中的价电子获得一定能量后，电子受到激发脱离共价键，成为自由电子（带负电），共价键中留下一个空位，称为“空穴”。电子移动导致电流因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的93-1-1两种载流子.SWF10空穴的移动价电子空穴自由电子空穴的相对移动实际是电子在移动，空穴是相对移动空穴的出现是半导体区别于导体的重要特点。11半导体内产生载流子自由电子

5、空穴两种载流子共同形成半导体内的电流。电子电流：空穴电流：自由电子作定向运动所形成的电流；被原子核束缚的价电子递补空穴所形成的电流。12电流方向电子e实际方向空穴○方向电子e实际方向空穴○方向在自由空间运行在原子束缚空间运行电子依次递补的相对运动有阻力两种载流子共同形成半导体内的电流。电子e+空穴○提示：实质都是电子的运动。13电流方向电子e实际方向空穴○方向电子e实际方向空穴○方向两种载流子共同形成半导体内的电流。电子e+空穴○提示：实质都是电子的运动。半导体但是用电子描述无法量化，用空穴可以量化14关于所谓的空穴移动的分析：前面分析时已经说明是电子的依次移动反映出空

6、穴的相对移动因而将空穴的移动看做是另外一种电流的流动但是这种电流的流动的实质还是电子的流动是一种电子在原子束缚能级中的依次移动从这个观点看来，半导体中的电流是由自由电子和在原子束缚能级中的电子两种电子流构成的。在原子束缚能级中移动的电子显然受到的阻力大，反映出来的导电率低。因此综合判断半导体的总导电率低。153.1.4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。N型半导体——掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）的半导体。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质半导体。为什么先提

7、纯再掺杂形成杂质半导体？161.N型半导体3.1.4杂质半导体因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。磷原子的结构17N型半导体示意图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。半导体中的自由电子数目大量增加，于是有：自由电子数＞＞空穴数以自由电子导电作为主要导电方式的半导体，称为电子半导体或N型半导体（N—typesemiconductor)。少数载流子多数载流子182.P型半导体3.1.4杂质半导体因三价杂质原