模电二极管及其基本电路ppt课件.ppt

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1、电子技术基础A（模拟部分）3：二极管电路内容提要半导体基本知识3.1PN结形成及特性3.2半导体二极管特性3.3二极管电路分析方法3.4特殊二极管3.53.1.1.半导体材料3.1.2.半导体的共价键结构3.1.3.本征半导体、空穴及其导电作用3.1.4.杂质半导体3.1.1半导体材料导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。3.1.1半导体材料半导体的导电机理不同于

2、其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。例如：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。3.1.2半导体的共价键结构通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。现代电子学中，用得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。本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。GeSi3.1.2半导体的共价键结构硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。硅和锗的晶体3D结

3、构：3.1.2半导体的共价键结构+4+4+4+4共价键共用电子对+4表示除去价电子后的原子3.1.2半导体的共价键结构共价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，故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。+4+4+4+4在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时,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。3.1.3本征半

4、导体、空穴及其导电作用常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。1.载流子、自由电子和空穴3.1.3本征半导体、空穴及其导电作用1.载流子、自由电子和空穴自由电子空穴束缚电子+4+4+4+4+4+4+4+43.1.3本征半导体、空穴及其导电作用2.本征半导体的导电机理在其它力的作用下，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。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。3.1.3本征半导体、空穴及

5、其导电作用2.本征半导体的导电机理温度越高，载流子浓度越高，本征半导体的导电能力越强。温度是影响半导体性能的一个重要外部因素，这是半导体的一大特点。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体中电流由两部分组成：1.自由电子移动产生的电流。2.空穴移动产生的电流。在本征半导体中掺入某些微量杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。3.1.4杂质半导体P型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也称为“空穴半导体”。N型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体，也称为“电子半导体”。3.1.4杂质半导体1

6、.N型半导体在硅或锗晶体中，掺入少量五价元素磷或锑，晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体原子形成共价键，必多出一个电子，该电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原子给出一个电子，称为施主原子。3.1.4杂质半导体1.N型半导体多余电子磷原子A.由施主原子提供电子，浓度与施主原子相同B.本征半导体中成对产生的电子和空穴。掺杂浓度>>本征半导体中载流子浓度，故自由电子浓度>>空穴浓度。自由电子称多数载流子（多子），空穴称少数载流子（少子）。N-SC多

7、子、少子是？+4+4+5+43.1.4杂质半导体2.P型半导体在硅或锗晶体中掺入少量三价元素，如硼或铟，晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的半导体原子形成共价键时，产生一个空穴。该空穴可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。由于硼原子接受电子，故称受主原子。3.1.4杂质半导体2.P型半导体空穴硼原子A.由受主原子提供空穴，浓度与受主原子相同B.本征半导体中成对产生的电子和空穴。掺杂浓度>>本征半导体中载流子浓度，故空穴浓度>>自由电子浓度。空穴称多数载流子（多子），自由电子称少数载流子（少

8、子）。P-SC多子、少子是？+4+4+3+43.1.4杂质半导体杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。但