二极管和晶体管课件.ppt

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1、第14章二极管和晶体管1第14章二极管和晶体管14.1半导体的导电特性14.3二极管14.4稳压二极管14.5晶体管14.2PN结及其单向导电性14.6光电器件2物质按导电性能分类导体(Conductor)半导体(Semiconductor)绝缘体(Insulator)电导率（S·cm-1)导体＞105半导体10-9~102绝缘体10-22~10-14半导体是构成当代微电子的基础材料。半导体----硅、锗、砷化镓、磷化铟、碳化镓、重掺杂多晶硅等。14.1半导体的导电特性本征半导体和杂质半导体3一、本征半导体(IntrinsicSemiconduc

2、tor)本征半导体——化学成分纯净的半导体制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%。----硅、锗等。4(1）本征半导体的结构---晶体结构共价键共用电子对5（2）本征半导体的载流子---电子空穴对热激发（本征激发）本征激发和温度有关两种载流子---自由电子(FreeElectron)---空穴(Hole)6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。7自由电子的定向运动形成了电子电流，空穴的定向运动形成空穴电流，它们的方向相同。自由电子和空穴称为载流子8（3）本征半导体中载流子的浓度温度升高热运动加剧载流子

3、增多本征半导体中载流子的浓度很低,导电性能很差。本征半导体中载流子的浓度与温度密切相关。9本征半导体的导电机理本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。温度越高载流子的浓度越高本征半导体的导电能力越强。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。归纳电流：总电流为空穴电流和电子电流之和。10二、杂质半导体(1)N型半导体(2)P型半导体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。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。11+4+4+5+4多子(Majority)：自由电子(FreeElectron)--

4、-由掺杂形成，取决于掺杂浓度少子(Minority)：空穴(Hole)---由热激发形成，取决于温度。(1)N型半导体(电子型半导体)多余电子磷原子在硅或锗晶体（四价）中掺入少量的五价元素磷，使自由电子浓度大大增加。12(2)P型半导体(空穴型半导体)+4+4+3+4空穴硼原子多子(Majority)：空穴(Hole)---由掺杂形成，取决于掺杂浓度；少子(Minority)：自由电子(FreeElectron)----由热激发形成，取决于温度。在硅或锗晶体（四价）中掺入少量的三价元素硼，使空穴浓度大大增加。13归纳杂质半导体中起导电作用的主要是多

5、子。N型半导体中电子是多子，空穴是少子；P型半导体中空穴是多子，电子是少子。杂质半导体中两种载流子浓度不同，分为多数载流子和少数载流子（简称多子、少子）。杂质半导体中多数载流子的数量取决于掺杂浓度，少数载流子的数量取决于温度。◆◆◆◆14一、PN结的形成因浓度差多子的扩散运动形成空间电荷区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多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡形成PN结14.2PN结及其单向导电性多子扩散少子漂移15PN结建立在N型和P型半导体的结合处，由于扩散运动，使空穴和电子复合后形成不能移动的负离子和正离子状态

6、。PN结称为---空间电荷区耗尽层阻挡层PN结很窄（几个到几十个m)。16空间电荷区中没有载流子。空间电荷区中内电场阻碍多子（P中的空穴、N中的电子）的扩散运动。半导体中有两种电流漂移电流(DriftCurrent)：由载流子的漂移运动形成的电流扩散电流(DiffusionCurrent)：由载流子的扩散运动形成的电流空间电荷区中内电场推动少子（P中的电子、N中的空穴）的漂移运动。归纳漂移运动：由电场力引起的载流子定向运动扩散运动：由于载流子浓度不均匀（浓度梯度）造成的运动171）PN结正向偏置特点外电场与内电场方向相反（削弱内电场），使

7、PN结变窄。扩散运动＞漂移运动。PN结电阻小，电流大，正向导通。I的大小与外加电压有关正向偏置：阳极P接电源正极，阴极N接电源负极二、PN结的单向导电性18特点：外电场与内电场方向相同（增强内电场），使PN结变宽。扩散运动＜漂移运动结电阻大，反向电流很小，反向截止I反的大小与少子的数量有关，与温度有关。2)PN结反向偏置反向偏置：阳极P接电源负极，阴极N接电源阳极19三、PN结的伏安特性u>0，u↑→i↑正向特性反向特性

8、u

9、↑>UBR，－反向击穿u<0，i≈-IS，恒定不变按指数规律快速增加uiU(BR)0IS20小功率二极管大功率二极管稳压二极

10、管发光二极管PN结+引线+封装=二极管。PN阳极阴极D14.3二极管一、基本结构21二极管结构类型(1)点接触型二极管—P