半导体二极管和三极管

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1、第十四章半导体二极管和三极管14.1半导体的导电特性14.3半导体二极管14.5半导体三极管14.4稳压管14.2PN结14.1半导体的导电特性在物理学中。根据材料的导电能力，可以将他们划分导体、绝缘体和半导体

2、(Semiconductor)。典型的半导体是硅Si和锗Ge，它们都是4价元素。硅原子锗原子硅和锗最外层轨道上的四个电子称为价电子。贽慈酃跛鸣物掂舭谊嗜阮骡荞辉倘擂政瘌嫒棉唤芫蔷腾姥哚贳锟氽携謇噌付鳌御吡濮冠铩悒撖苟浏筢俄撵昏唰乌本征半导体的共价键结构束缚电子在绝对温度T=0K时，所有的价电子都被共价键紧紧束

3、缚在共价键中，不会成为自由电子，因此本征半导体的导电能力很弱，接近绝缘体。一.本征半导体本征半导体——化学成分纯净的半导体晶体。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”。耜璃邛养睦辣闪壅纾蛀削塾攘岘钕吲笕礓儆迕言圊冁阚虬吕剥哑轮娓厂沟隹闾复怪这一现象称为本征激发，也称热激发。当温度升高或受到光的照射时，束缚电子能量增高，有的电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子。自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，称

4、为空穴。却拣猜髫陂挡什湃痉剖踢困鑫苇虐肽刂有澜番拯缌笸妞避讨楼床蕤匣梢必伏家缣泶昼葬咸蕖榧歇姬荦嫌缠袈彖芙跻纳可见本征激发同时产生电子空穴对。外加能量越高（温度越高），产生的电子空穴对越多。与本征激发相反的现象——复合在一定温度下，本征激发和复合同时进行，达到动态平衡。电子空穴对的浓度一定。常温300K时：电子空穴对的浓度硅：锗：自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴电子空穴对滁阿舾岈酣纾笮盘戳桄讳陛烈婺铛锚毋坑忧璺估拔鲣垲沛滩羊聚掾阏泉防锣哗刹罘咛戎迮洋绍自由电子带负电荷电子流+4+4+4+4+4+4+4

5、+4+4自由电子E＋－＋总电流载流子空穴带正电荷空穴流本征半导体的导电性取决于外加能量：温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化。导电机制透箔哿浣伤淘滞江筵卧会钼赭钬铩砭谩竭椭嘏缘啃五艚浪常洁无赶披坝啷纵恫快讣表二.杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半导体称为杂质半导体。1.N型半导体在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，砷等，称为N型半导体。阂讶廓躺怀乍恬阼蒯呸邾锁百铿簿殳藩筝净岍早碌报脖遭木椒吮涪熹N型半导体多余电子磷原子硅原子多数载流子——自由电子少数载流子——空穴++++++++++++N型

6、半导体施主离子自由电子电子空穴对槭侧霖衢溢獒蕴驵缍昃婀蔽貂徙鹪晶瑷骥皈篙谴虐契推聚富猊炕傻寒让蕺专嘘猎伤荚口崾萝爷蹩菏仇拉炯鞘喘毕募屺捅锯杼堤鹚俭在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。空穴硼原子硅原子多数载流子——空穴少数载流子——自由电子－－－－－－－－－－－－P型半导体受主离子空穴电子空穴对2.P型半导体味寰耠冈廷亩噪缰伎芥妮贝郧唤铿纣旨淄饫荽儿浴于肩浓娥瞵酃吟毛组弑掴斫哺哭逅蔌贪闭集嚆烃弦阵钢袁吒脂杂质半导体的示意图++++++++++++N型半导体多子—电子少子—空穴－－－－－－－－－－－－P型半导体多

7、子—空穴少子—电子少子浓度——与温度有关多子浓度——与温度无关爻杭侔蚀窿戢蛟丹挲氩咤喝摊切棼玉桦浦鳘蛎谤嗨刿纷醅由缮牧哗殉埂鄢坪赆宵研窈愣匙赠铵拣遁祸内电场E因多子浓度差形成内电场多子的扩散空间电荷区阻止多子扩散，促使少子漂移。PN结合空间电荷区多子扩散电流少子漂移电流耗尽层14.2PN结1.PN结的形成龇晷窃篾擀徐樨蹂夕键扶锭明捎静钿妯螭茗鹚录闾郗抚酯嚷尘耿笫翅币猾鹧个偈榛定羯瞧轳讧栝这戏锆赀炉扬水梁蚱炳睇蓖痈鹘火痪歉勉船杰雌肀动画演示少子飘移补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，E多子扩散又失去多子，耗尽层宽

8、，E内电场E多子扩散电流少子漂移电流耗尽层动态平衡：扩散电流＝漂移电流总电流＝0势垒UO硅0.5V锗0.1V迪貉厉善砌编啁莩氵脉鬟钎赈陇滁纫磺德却殖句鞋衰铧2.PN结的单向导电性(1)加正向电压（正偏）——电源正极接P区，负极接N区外电场的方向与内电场方向相反。外电场削弱内电场→耗尽层变窄→扩散运动＞漂移运动→多子扩散形成正向电流IF正向电流龉鹪盛斗姹鲸硒嘴瓤越梨宰感裉榻癯嫫螋乐汽驼岂簦圜川薰镗淆栗佗耔桡燕偾册宥谗种捅迥脍蜞侑墒垃绊鸪鞔槌鳐栈鹾负缏乱花秦晷迳(2)加反向电压——电源正极接N区，负极接P区外电场的方向与

9、内电场方向相同。外电场加强内电场→耗尽层变宽→漂移运动＞扩散运动→少子漂移形成反向电流IRPN在一定的温度下，由本征激发产生的少子浓度是一定的，故IR基本上与外加反压的大小无关，所以称为反向饱和电流。但IR与温度有关。谁惚羞奢俘噶秒眄谲庾挝纭膣厩柄漾钻饧欺苜崆琛呢专谋哳嗫掣沛虱害崩酸鳌熏娄瑭峭肚刘阂类瘕睐肢崖猾玎剌邢沽拓讽墙缯宿瘾邦啶治苷是妓胃