第1章半导体二极管及其应用电路ppt课件.ppt

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1、第1章半导体二极管及其应用电路1.1半导体的导电特性1.2PN结的形成及特性1.3二极管1.4特殊二极管概念：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。1.1半导体的导电特性半导体＋14284Si＋3228184Ge简化模型大多数半导体器件所用的主要材料是硅(Si)和锗(Ge)。+4+4+4+4+4+4+4+4+41.1.1本征半导体及其导电特性概念：纯净的、具有晶体结构的半导体。价电子共价键当温度T=0K时，半导体不导电，如同绝缘体。+4+4+4+4+4+4+4+4+4若T，将有少数价电子克服共价键的束缚成为自由电子，在原来的共价键中留下一个空位，成为空

2、穴。空穴可看成带正电的载流子。自由电子空穴载流子：运载电荷的粒子。自由电子（带负电）空穴（带正电）复合（1）本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现，称为电子-空穴对。（2）由于物质的运动，自由电子和空穴不断的产生又不断的复合。在一定的温度下，产生与复合运动会达到平衡，载流子的浓度就一定了。（3）载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升高，基本按指数规律增加。常温下，本征半导体导电能力差。本征半导体相关结论：自由电子和空穴的浓度相等。杂质半导体N型半导体P型半导体1.1.2N型半导体(电子型半导体)在硅或锗的晶体中掺入少量的+5价杂质元素，如磷、锑、

3、砷等。杂质原子最外层5个价电子。+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5自由电子施主原子N型半导体多余一个电子只受自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。自由电子浓度远大于空穴的浓度，即n>>p。自由电子称为多数载流子(简称多子)，空穴称为少数载流子(简称少子)。半导体主要靠自由电子导电。+4+4+4+4+4+4+4+4+4在硅或锗的晶体中掺入少量的＋3价杂质元素，如硼、镓、铟等。+3空穴浓度大于自由电子浓度，即p>>n。空穴为多子，自由电子为少子。P型半导体1.1.3P型半导体(空穴型半导体)半导体主要靠空穴导电。空穴受主原子1.掺入杂质的浓度决定

4、多数载流子浓度；温度决定少数载流子的浓度。3.杂质半导体的表示方法：2.杂质半导体载流子的数目要远远高于本征半导体，因而其导电能力大大改善。(a)N型半导体(b)P型半导体1.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。3.当温度升高时，少子的数量（a.减少、b.不变、c.增多）。abc4.在外加电压的作用下，P型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）ba练习：在一块半导体单晶上一侧掺杂成为P型半导体，另一侧掺杂成为N型半导体，两个区域的

5、交界处就形成了一个特殊的薄层，称为PN结。PNPN结1.2PN结的形成及特性1.2.1PN结的形成耗尽层空间电荷区PN多子扩散运动PN复合消失空间电荷区（耗尽层）内电场内电场阻挡多子扩散动态平衡，形成PN结有利少子漂移1.2.2PN结的单向导电性外电场内电场空间电荷区VRI空间电荷区变窄，有利于扩散运动，电路中有较大的正向电流。PN1、加正向电压2、加反向电压空间电荷区少子形成反向电流。当其不再随外电压增大时，称为反向饱和电流（IS）。IS很小，随温度升高，IS将增大。PN外电场内电场VRIS由上可见：当PN结正向偏置时，呈现低电阻，回路中将产生较大的

6、正向扩散电流，PN结处于导通状态；当PN结反向偏置时，呈现高电阻，回路中的反向漂移电流非常小，几乎为零，PN结处于截止状态。可见，PN结具有单向导电性。1.2.3PN结的电容效应1、势垒电容CB势垒电容是由空间电荷区的离子薄层形成的。当外加电压使PN结上压降发生变化时，离子薄层的厚度也相应地随之改变，这相当PN结中存储的电荷量也随之变化，犹如电容的充放电。2、扩散电容CD扩散电容是由多子扩散后，在PN结的另一侧面积累而形成的。当外加正向电压不同时，扩散电流也就不同，PN结两侧堆积的多子的浓度梯度分布也不同，相当于电容的充放电过程。结容值很小，对低频信号

7、有很大的容抗，可忽略，只有在信号频率较高时，才会有明显影响。由于CB与CD并联结电容C=CB+CD1.3二极管1.3.1二极管的基本结构将PN结封装在塑料、玻璃或金属外壳里，再从P区和N区分别焊出两根引线作正、负极。符号：PND二极管半导体二极管的类型：按PN结结构分：点接触型二极管：不允许通过较大的电流，因结电容小，可在高频下工作。面接触型二极管：PN结的面积大，允许流过的电流大，但只能在较低频率下工作。平面型二极管：往往用于集成电路制造工艺中，PN结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。按用途划分：有整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管

8、、发光二极管、变容二极管等。按半导体材料分：有硅二极管、锗二极管等。1.3.2二极管的伏安特性