半导体基础知识二极管改

《半导体基础知识二极管改》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二讲第三章教学要求重点与难点1、了解半导体的特性；2、了解PN结的载流子运动，理解PN结的工作原理；3、理解二极管的单向导电性，掌握二极管的外特性，在实际应用中正确选择二极管的参数；4、了解特殊二极管的外特性及应用。重点：PN结的单向导电性，二极管的外特性及其应用电路。难点：PN结的工作原理，载流子运动。本次课教学要求1、了解半导体的特性；2、了解PN结的载流子运动，理解PN结的工作原理；3、理解二极管的单向导电性；4、掌握二极管的外特性，在实际应用中正确选择二极管的参数。第3章半导体二极管及其基本应用电路3.1半导体基础知识3.2半导体二极管及

2、其基本应用电路3.3稳压二极管及其基本应用电路3.4发光二极管及其基本应用举例3.1半导体基础知识根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。典型的半导体材料元素：硅Si和锗Ge化合物：砷化镓GaAs等。电阻率：导体10－6～10－4Ω.cm绝缘体1010～1022Ω.cm半导体10－3～109Ω.cm3.1半导体基础知识（续）3.1.1本征半导体本征半导体——化学成分纯净的晶格结构完整半导体，它在物理结构上呈单晶体形态。1、半导体的共价键结构硅晶体的空间排列硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构（平面示意图P43图3.1.1）1、半

3、导体的共价键结构（续）空穴——共价键中的空位。电子空穴对——由热激发而产生的自由电子和空穴对。空穴的移动——空穴的运动是靠相邻共价键中的价电子依次充填空穴来实现的。2、本征半导体本征激发电子空穴对的产生产生：价电子获得足够的能量，打破共价键，变成自由电子，产生电子-空穴对。电子空穴对的产生速率正比于温度。两种载流子外加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电，且运动方向相反。由于载流子数目很少，故导电性很差。为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？使其导电性易于人为控制。本征半导体中的两种载流子运载电荷的粒子称为载流子。温度升高，热运动

4、加剧，载流子浓度增大，导电性增强。热力学温度0K时不导电。影响半导体导电能力的因素1、温度——热敏特性；2、光辐射——光敏特性；3、杂质——掺杂特性。掺杂百万分之一的相关杂质，导电能力提高约一百万倍。在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，不改变其晶体结构，可使半导体的导电性发生显著变化。本征半导体在掺入杂质后称为杂质半导体。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。3.1.2杂质半导体(P44)在N型半导体中自由电子是多数载流子，它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子,由热激发形成。提供自由电

5、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。1.N型半导体磷（P）多数载流子在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂形成；自由电子是少数载流子，由热激发形成。空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质因而也称为受主杂质。2.P型半导体硼（B）多数载流子3.杂质对半导体导电性的影响掺入杂质对本征半导体的导电性有很大的影响，一些典型的数据如下:T=300K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:n=p=1.4×1010/cm31本征硅的原子浓度:4.96×1022/cm33以上三个浓度基本上依次相差106/cm3。2掺杂

6、后N型半导体中的自由电子浓度:n=5×1016/cm3本节中的有关概念注意：少子浓度比多子浓度小几个数量级。本征半导体、杂质半导体自由电子、空穴N型半导体、P型半导体多数载流子、少数载流子施主杂质、受主杂质3.1.3PN结(P45)1、PN结的形成图3.1.5PN结的形成将在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程:因浓度差空间电荷区形成内电场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。对于P型半导体和N型半导体结合面，离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。多子

7、的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区平衡PN结温度不变、无光辐射、无外加电压条件下的PN结。多子的扩散和少子的漂移处于动态平衡，电流为0。2PN结的单向导电性(P46)(1)PN结加正向电压当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；反之称为加反向电压，简称反偏。促使多子扩散，抑制少子漂移；产生大的正向扩散电流；空间电荷区变窄。PN结的伏安特性PN结加正向电压时的导电情况2PN结的单向导电性(续)(2)PN结加反向电压少子漂移运动占主导，极微弱的的反向饱和电流。空间电荷区变宽。PN结的伏安特性在一定的温度条件下，由本征

8、激发决定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，这个电流也称为反向饱和电流。PN