模拟电子技术基础课件 5版.ppt

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1、3.二极管及其基本电路3.1半导体的基本知识3.2PN结的形成及特性3.3二极管3.5特殊二极管3.4二极管的基本电路及其分析方法3.1.1半导体材料半导体的特点：根据物体导电能力(电阻率)的不同，划分为导体、绝缘体和半导体。半导体的电阻率为10-3～109cm。常用材料的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。导电能力不同于导体、绝缘体3.1半导体的基本知识返回导电能力在外界光和热的刺激时发生很大变化——光敏元件、热敏元件掺进微量杂质，导电性能显著增加——各类半导体原子按一定规律排列，形成晶体点阵后：3.1.2半导

2、体的共价键结构用得最多的半导体材料是硅（Si)和锗（Ge)，它们都是四价元素，简化原子结构为：+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键3.1.3本征半导体、空穴及其导电作用本征半导体——完全纯净的、结构完整的半导体晶体。载流子——可以自由移动的带电粒子电导率——与材料单位体积中载流子数有关，载流子浓度越高，电导率越高返回T＝0K（K=273+oC)时，本征半导体的价电子被共价键束缚，无载流子，不导电，相当于绝缘体。T＝300K（室温)或有外界刺激时，本征半导体的价电子获得足够能量挣脱共价键的束缚，成为自由电子—

3、—本征激发+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4电子空穴对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，这个空位为空穴。自由电子因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对。本征激发或热激发动画1-1空穴动画1-2返回所以晶体中的载流子有两种：自由电子、空穴空穴是带正电的粒子，与电子的电量相等符号相反。本征半导体中，自由电子和空穴是成对出现的，任何时刻浓度相等，ni=Pi，只与温度有关。返回复合——自由电子可以与空穴复合形成新的填充的共价键温度一定时，载流子的复合率等于产生率——动态平衡

4、3.1.4杂质半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+41.N型半导体（电子型半导体）在本征半导体中掺入五价的元素(磷、砷、锑)失去电子成为稳定的正离子+5易成为自由电子在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。返回1.空穴数=本征激发的空穴数2.所掺杂质称为施主杂质（或N型杂质、施主原子)3.自由电子浓度（n）=本征激发的自由电子浓度（p)+施主杂质自由电子浓度（ND）4.自由电子为多数载流子（多子）；空穴为少数载

5、流子(少子）在无外电场时，呈电中性N型半导体的特点+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+32.P型半导体（空穴型半导体）在本征半导体中掺入三价的元素（硼）得到电子成为不能移动的负离子返回硅或锗原子的共价键缺少一个电子形成了空穴电子数=本征激发电子数；所掺杂质称为受主杂质（或P型杂质、受主原子）；总空穴浓度（p)=本征激发的空穴浓度（n)+受主杂质的浓度（NA）；空穴为多数载流子（多子），电子为少数载流子(少子）；在无外电场时，呈电中性P型半导体的特点注意：在本征半导体中掺入杂质（例如N型杂质），可提高多子（电子）

6、的浓度，也使电子与空穴的复合几率增加，这样少子（空穴）的浓度会降低。一定温度下，掺杂前后的电子空穴浓度的乘积为常数，即因为所以例：纯净硅，室温下，ni=Pi=1010/cm3数量级硅晶体中硅原子数为1022/cm3数量级掺入百万分之一（10-6）的杂质，即杂质浓度为：1022×10－6＝1016/cm3若每个杂质给出一个载流子，则掺杂后的载流子浓度为：1016＋10101016/cm3数量级比掺杂前增加106倍，即一百万倍！！掺入微量杂质，导电能力将很大提高PN结的形成及特性3.2PN结的形成及特性3.2.1载流子的漂移与

7、扩散3.2.2PN结的形成3.2.3PN结的单向导电性3.2.4PN结的反向击穿3.2.5PN结的电容效应返回3.2.1载流子的漂移与扩散在一块本征半导体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。+五价的元素+三价的元素产生多余电子产生多余空穴返回动画1-3返回3.2.2PN结的形成因浓度差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。多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区PN结中的两种运动返回漂移运动：由电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动。扩散

8、运动：由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散运动。返回PN结的几种叫法：留下的是不能运动的离子——空间电荷区。多子都扩散到对方被复合掉了——耗尽层。形成的内电场阻止扩散运动——阻挡层。形成的内电场具有电位梯度，称接触电位差（很小）——势垒区。3.2.3PN结的单向导电性1.PN结加正向电