《半导体与三极管》PPT课件

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1、第15章半导体二极管和三极管返回15.1半导体的导电特性15.2PN结15.3半导体二极管15.4稳压管15.5半导体三极管目录15.1半导体的导电特性半导体：导电能力介乎于导体和绝缘体之间的物质。（如硅、锗、硒及大多数金属氧化物和硫化物）物质根据其导电性能分为:绝缘体：导电能力很差的物质。导体：导电能力良好的物质。半导体特性：热敏特性、光敏特性、掺杂特性半导体的导电能力具有独特的性质。①温度升高时，纯净的半导体的导电能力显著增加；②纯净的半导体受到光照时，导电能力明显提高；③在纯净半导体材料中加

2、入微量的“杂质”元素，它的电导率就会成千上万倍地增长。原子的组成：带正电的原子核；若干个围绕原子核运动的带负电的电子；且整个原子呈电中性。15.1.1本征半导体本征半导体就是完全纯净的、具有晶体结构的半导体，半导体。半导体器件的材料：硅（Silicon-Si）：四价元素，硅的原子序数是14，外层有4个电子。锗（Germanium-Ge）：也是四价元素，锗的原子序数是32，外层也是4个电子应用最多的本征半导体为锗和硅，它们各有四个价电子，都是四价元素.硅的原子结构纯净的半导体其所有的原子基本上整齐排

3、列，形成晶体结构，所以半导体也称为晶体——晶体管名称的由来本征半导体晶体结构中的共价健结构SiSiSiSi共价键价电子共价健：由相邻两个原子各拿出一个价电子组成价电子对所构成的联系。自由电子与空穴共价键中的电子在获得一定能量后（温度升高或受光照），即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电）。同时在共价键中留下一个空穴（带正电）。空穴SiSiSiSi自由电子SiSiSiSi自由电子空穴热激发与复合现象由于受热或光照产生自由电子和空穴的现象-----热激发（或称为本征激发）自由电子在运动中遇到空穴后

4、，两者同时消失，称为复合现象温度一定时，本征半导体中的自由电子—空穴对的数目基本不变。温度愈高，自由电子—空穴对数目越多。当半导体两端加上外电压时，自由电子作定向运动形成电子电流；而空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。半导体导电方式在半导体中，同时存在着电子导电和空穴导电，这是半导体导电方式的最大特点，也是半导体和金属在导电原理上的本质差别。载流子自由电子和空穴因为，温度愈高，载流子数目愈多，导电性能也就愈好，所以，温度对半导体器

5、件性能的影响很大。SiSiSiSi价电子空穴半导体由于热激发而不断产生电子空穴对，那么，电子空穴对是否会越来越多，电子和空穴浓度是否会越来越大呢？实验表明，在一定的温度下，电子浓度和空穴浓度都保持一个定值。半导体中存在载流子的产生过程载流子的复合过程综上所述：(1)半导体中有两种载流子：自由电子和空穴，电子带负电，空穴带正电。(2)本征半导体中，电子和空穴总是成对地产生。(3)半导体中，同时存在载流子的产生和复合过程。本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差；温度愈高，载流子的数目愈多,半导体的

6、导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。注意：本征半导体的物理性质：纯净的半导体中掺入微量元素，导电能力显著提高。本征半导体的电导率很小，而且受温度和光照等条件影响甚大，不能直接用来制造半导体器件。掺入的微量元素——“杂质”。掺入了“杂质”的半导体称为“杂质”半导体。15.1.2N型半导体和P型半导体N型半导体在硅或锗的晶体中掺入微量的磷（或其它五价元素）。自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。电子型半导体或N型半导体SiSiP+Si多余电子P型半导体在硅或锗晶体中掺入硼（或其它三

7、价元素）。空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。空穴型半导体或P型半导体。SiSiB-Si空穴不论N型半导体还是P型半导体，虽然它们都有一种载流子占多数，但是整个晶体仍然是不带电的。返回综上所述：(1)本征半导体中加入五价杂质元素，便形成N型半导体。N型半导体中，电子是多数载流子，空穴是少数载流子，此外还有不参加导电的正离子。(2)本征半导体中加入三价杂质元素，便形成P型半导体。其中空穴是多数载流子，电子是少数载流子，此外还有不参加导电的负离子。(3)杂质半导体中，多子浓度决定于杂质浓度，少子由

8、本征激发产生，其浓度与温度有关15.2PN结PN结：是指在P型半导体和N型半导体的交界处形成的空间电荷区。PN结是构成多种半导体器件的基础。二极管的核心是一个PN结；三极管中包含了两个PN结。15.2.1PN结的形成有电场力作用时，电子和空穴便产生定向运动，称为漂移运动（DriftMovement）。由于浓度差而引起的定向运动称为扩散运动（DiffusionMovement）。自由电子PN空穴PN结是由扩散运动形成的自由电子PN空间电荷区内电场方向空穴扩散运动和漂移运动的动态平衡扩