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1、模拟电子技术刘帆1第一章半导体二极管及其应用电路学习重点：1.理解PN结的单向导电性。2.了解二极管、稳压管的基本构造、工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；3.会分析含有二极管的电路。21.1PN结图1.1表示的是由二极管、灯泡、限流电阻、开关及电源等组成的简单电路。1.1.1半导体的基础知识3按图(a)所示,闭合开关S,灯泡发光,说明电路导通若二极管管脚调换位置,如图(b)所示,闭合开关S,灯泡不发光。由以上演示结果可知:二极管具有单向导电性。41.半导体的特性自然界中的各种物质,按导电能力划分为:导
2、体、绝缘体、半导体。(1)半导体导电特性处于导体和绝缘体之间，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。(2)当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。称热敏特性和光敏特性。(3)往纯净的半导体中掺入某些杂质(其它化学元素)，会使它的导电能力明显改变。半导体为什么有此性质呢？5硅原子(14)锗原子(32)2.半导体的共价键结构典型的半导体是硅Si和锗Ge，它们都是4价元素。最外层原子轨道上具有4个电子,称为价电子。每个原子的4个价电子不仅受自身原子核的束缚,而且还与周围相邻的4个原子发生联系,这些价电子一
3、方面围绕自身的原子核运动,另一方面也时常出现在相邻原子所属的轨道上。61.形成共价键结构，导电能力较弱,接近绝缘体。2.光照或受热时，可见：本征激发同时产生电子空穴对。+4+4+4+4自由电子空穴这样,相邻的原子就被共有的价电子联系在一起,称为共价键结构。如图1.2所示。激发价电子成为自由电子，这一现象称为本征激发或热激发。7光照或受热激发使半导体导电能力增强的现象称为本征激发或热激发。可见：本征激发同时产生电子空穴对。自由电子——带负电的粒子空穴——带正电的粒子自由电子、空穴统称为载流子。3.杂质半导体在
4、本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。为何呢？1、N型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷(或锑)。8+4+4+5+4多余电子自由电子施主原子硅原子++++++++++++++++++++++++整块N型半导体示意图·。可见：a)N型半导体中自由电子很多(多数载流子)，空穴很少(少数载流子)；b)导电性能显著增加。不能移动的正离子92、P型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼(或铟)。+4+4+3+4空穴受主原子－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－整块P
5、型半导体示意图。·硅原子可见：a)P型半导体中自由电子很少(少子)，空穴很多(多子)；b)导电性能显著增加。不能移动的负离子101.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。ab4.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）ba11综述与问题N型半导体特点:自由电子很多,空穴很少；整块N型半导体示意图:++++++++++++++++++++++++P型半导体特点:自由电
6、子很少,空穴很多；整块N型半导体示意图:－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－若将上述二者结合在一起，会如何？12由于在型半导体和型半导体交界面两侧存在着空穴和自由电子两种载流子浓度差，即P区的空穴浓度远大于N区的空穴浓度，N区的电子浓度远大于P区的电子浓度，因此会产生载流子从高浓度区向低浓度区的运动，这种运动称为扩散。1.1.2PN结的形成及单向导电特性一.PN结的形成13P型半导体N型半导体－－－－++++－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++内电场空
7、间电荷区耗尽层、势垒区空间电荷区稳定后形成PN结P区中的多子空穴扩散到N区，与N区的自由电子复合而消失N区中的多子自由电子扩散到P区，与P区的空穴复合而消失14PN结变薄二.PN结的单向导电性1.PN结正向偏置(加正向电压)——P区加正,N区加负电压内电场外电场+_RE－－－－++++－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++I当内外电场相互抵消时,PN相当于短接:正向电流I≈E/R内电场被削弱，扩散运动加强形成较大的电流。152、PN结反向偏置(加反向电压)——P区加
8、负、N区加正电压。内电场外电场PN结变厚I'≈0内外电场相互加强,PN相当于断开:反向电流I'≈0-+RE－－－－++++－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++内电场被加强，扩散受抑制。漂移加强，形成较小的反向漂移电流≈0。呈现高电阻，PN结截止。16综上所述，PN结具有单向导电特性即PN结正偏时导通，呈现很小的电阻，可形成较大的正向电流；PN结反偏时截止，呈现很大的电阻
