模电二极管及其基本电路.ppt

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1、第三章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3.4二极管的基本电路及其分析方法教学内容3.5特殊二极管23.1PN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。3.1.1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

2、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？3.1半导体的基本知识半导体的共价键结构现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。GeSi硅与锗的原子结构简化模型通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。3.1半导体的基本知识硅和锗是四价元素，它们分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。共价键中的价电子为这些原子所共有并为它们所束缚，在空间形成排列有序的晶体。(a)硅晶体的空间排列共价键共用电子对+4表示除去价电子后的原子(b)共价键结构平面示意图+4+4+4+4共价

3、键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。3.1半导体的基本知识+4+4+4+43.1半导体的基本知识三、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。半导体的重要物理特性是它的电导率，电导率与材料内单位体积中所含的电荷载流子的数目有关。电荷载流子的浓度愈高，其导电率愈高。载流子的浓度取决于材料的基本性质、温度值及杂质的存在。在绝对0度（T=0K）和没有

4、外界激发时，价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电能力为0，相当于绝缘体。9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。3.1半导体的基本知识+4+4+4+4自由电子空穴束缚电子由于共价键中出现了空位，在其它力的作用下，空穴吸引附近的电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子。11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

5、的粒子自由电子、空穴统称为载流子。3.杂质半导体在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)。12+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1.N型半导体磷（P）杂质半导体主要靠多数载流子导电。掺入杂质越多，多子浓度越高，导电性越强，实现导电性可控。多数载流子空穴比未加杂质时的数目多了？少了？为什么？142、P型半导体在

6、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。不能移动的负离子硼（B）多数载流子P型半导体主要靠空穴导电，掺入杂质越多，空穴浓度越高，导电性越强，在杂质半导体中，温度变化时，载流子的数目变化吗？少子与多子变化的数目相同吗？少子与多子浓度的变化相同吗？161.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

7、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）ba17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。3.1.2PN结的形成及单向导电特性一.PN结的形成物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气体、液体、固体