第2章 半导体二极管(3) 一次.PPT课件.ppt

第第二二章章半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路(模电) (模电) 返回第二章半导体二极管及其基本电路§ 半导体的基本知识§ PN结的形成及特性§ 二极管的基本电路及其分析方法§ 特殊二极管§ 二极管第第二二章章半导体二极管及其本电路半导体二极管及其本电路?基本要求: 3、掌握二极管外特性、基本电路及分析方法、应用; 4、正确理解二极管工作原理、主要参数、使用方法; 1、了解 PN结的形成; 2、掌握以下基本概念: 空穴、多子、少子、扩散运动、漂移运动、 PN结正偏、 PN结反偏; 5、掌握稳压管工作原理及使用; 第二章半导体二极管及其基本电路§ 半导体的基本知识§ PN结的形成及特性§ 二极管的基本电路及其分析方法§ 特殊二极管§ 二极管 半导体的基本知识?半导体器件特点: 体积小、重量轻、使用寿命长、输入功率小、功率转换效率高。半导体材料:( Semiconductor materials) ρ(Ω-cm ) 10 +9 10 -3导体如金属等绝缘体如橡皮、塑料等典型半导体: 硅Si、锗 Ge、***化镓 GaAs 等半导体半导体的导电特性: 半导体的导电特性: ( (可做成温度敏感元件,如热敏电阻可做成温度敏感元件,如热敏电阻) ) 掺杂性掺杂性: :往纯净的半导体中掺入某些杂质,导电往纯净的半导体中掺入某些杂质,导电能力明显改变。能力明显改变。光敏性: 光敏性: 当受到光照时,导电能力明显变化。当受到光照时,导电能力明显变化。( (可做成各种光敏元件,如光敏电阻、可做成各种光敏元件,如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等光敏二极管、光敏三极管等) )。。热敏性: 热敏性: 当环境温度升高时,导电能力显著增强。当环境温度升高时,导电能力显著增强。( (可做成各种不同用途的半导体器件, 可做成各种不同用途的半导体器件, 如二极管、三极管和晶闸管等)。如二极管、三极管和晶闸管等)。 本征半导体本征半导体完全纯净的、具有晶体结构的半导体,称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体,称为本征半导体。半导体。晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构共价健共价键中的两个电子,称为共价键中的两个电子,称为价电子价电子。。 Si Si Si Si 价电子 Si Si Si Si价电子价电子在获得一定能量价电子在获得一定能量(温度升高或受光照)后, (温度升高或受光照)后, 即可挣脱原子核的束缚, 即可挣脱原子核的束缚, 成为成为自由电子自由电子(带负电), (带负电), 同时共价键中留下一个空同时共价键中留下一个空位,称为位,称为空穴空穴(带正电) (带正电) 。。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理这一现象称为本征激发。空穴温度愈高,晶体中产温度愈高,晶体中产生的自由电子便愈多。生的自由电子便愈多。自由电子在外电场的作用下,空穴吸引相邻原子的价电子在外电场的作用下,空穴吸引相邻原子的价电子来填补,而在该原子中出现一个空穴,其结果相当来填补,而在该原子中出现一个空穴,其结果相当于空穴的运动(相当于正电荷的移动)。于空穴的运动(相当于正电荷的移动)。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理当半导体两端加上外电压时,在半导体中将出现当半导体两端加上外电压时,在半导体中将出现两部分电流: 两部分电流: 1 1)自由电子作定向运动)自由电子作定向运动??电子电流电子电流 2 2)价电子递补空穴)价电子递补空穴??空穴电流空穴电流注意: 注意: 1. 1. 本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差; 本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差; 2. 2. 温度愈高, 温度愈高, 载流子的数目愈多,半导体的导电性能载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。也就愈好。所以,温度对半导体器件性能影响很大。所以,温度对半导体器件性能影响很大。自由电子和自由电子和空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。自由电子和自由电子和空穴成对地产生的同时,又不断空穴成对地产生的同时,又不断复合复合在一定温度下,载流子的产生和复合达到动态平衡, 在一定温度下,载流子的产生和复合达到动态平衡, 半导体中载流子便维持一定的数目。半导体中载流子便维持一定的数目。 N N 型半导体和型半导体和 P P 型半导体型半导体掺杂后自由电子数目掺杂后自由电子数目大量增加,自由电子导电大量增加,自由电子导电成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导电方式,称为电子半导体电方式,称为电子半导体或或N N型半导体。型半导体。掺入五价元素掺入五价元素 Si Si