半导体二极管及其基本电路1

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1、第三章半导体二极管及其基本电路模拟电子技术中国矿业大学信电学院返回第三章半导体二极管及其本电路对你的期望：3、掌握二极管外特性、基本电路及分析方法、应用；4、正确理解二极管工作原理、主要参数、使用方法；1、了解PN结的形成；2、掌握以下基本概念：空穴、多子、少子、扩散运动、漂移运动、PN结正偏、PN结反偏；5、掌握稳压管工作原理及使用；第三章半导体二极管及其基本电路§3.1半导体的基本知识§3.2PN结的形成及特性§3.4二极管的基本电路及其分析方法§3.5特殊二极管§3.3二极管半导体二极管的特性：半导体二极管具有单向导电性。为什么会具有单向导电性？什么叫PN结？它是如何形成

2、的？3.1半导体的基本知识3.1.1半导体3.1.2本征半导体3.1.3掺杂半导体3.1.4杂质半导体示意图3.1.1半导体ρ(Ω-cm)10+910-3导体如金属等绝缘体如橡皮、塑料等典型半导体：硅Si、锗Ge、砷化镓GaAs等半导体半导体器件特点：体积小、重量轻、使用寿命长、输入功率小、功率转换效率高。半导体的导电特性：(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变。光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化。(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等)。热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强。(可做成各种不同用途

3、的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。3.1.2本征半导体完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构共价健共价键中的两个电子，称为价电子。SiSiSiSi价电子SiSiSiSi价电子本征半导体的导电机理空穴自由电子当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流：1）自由电子作定向运动电子电流2）价电子递补空穴空穴电流注意：1.本征半导体中载流子数目极少，其导电性能很差；2.温度愈高，载流子的数目愈多，半导体的导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。自由电子和空穴都称为载流子。本征激发粒子运动3.1.3

4、掺杂半导体(N型半导体和P型半导体）SiSiSiSipp+多余电子磷原子在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子N型半导体：多子自由电子少子空穴SiSiSiSi硼原子接受一个电子变为负离子空穴P型半导体：多子空穴少子自由电子BB–3.1.3掺杂半导体3.1.4N型半导体和P型半导体示意表示法P型半导体N型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－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

5、、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第三章半导体二极管及其基本电路§3.1半导体的基本知识§3.2PN结的形成及特性§3.4二极管的基本电路及其分析方法§3.5特殊二极管§3.3二极管3.2PN结的形成及特性3.2.1PN结的形成3.2.2PN结的单向导电性3.2.3PN结的反向击穿3.2.4PN结的结电容效应(自学了解)P型半导体N型半导体3.2.1PN结的形成－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－形成空间电荷区内电

6、场E扩散运动漂移运动PN结形成扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。漂移运动P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++++++++++++++扩散运动内电场E内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。3.2.1PN结的形成漂移运动P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++++++++++++++扩散运动内电场E所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。3.2.1PN结的形成因浓度差空间电荷区形成内电

7、场内电场促使少子漂移内电场阻止多子扩散最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区在一块本征半导体的两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体。PN结的形成3.2.2PN结的单向导电性1.PN结加正向电压（正向偏置）P接正、N接负IFPN结加正向电压时，正向电流较大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–外电场PN正偏2.PN结加反向电压（反向偏置）IRP接负、