二极管及基本电路.ppt

3 半导体二极管及其基本电路
半导体的基本知识
半导体二极管
二极管基本电路及其分析方法
特殊二极管(自学)
PN结的形成及特性
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半导体的基本知识
半导体材料
半导体的共价键结构
本征半导体
杂质半导体
半导体:导电特性介于导体和绝缘体之间
典型的半导体有硅Si和锗Ge以及***化镓GaAs等。
导电的
重要特点
1、其能力容易受环境因素影响
(温度、光照等)
2、掺杂可以显著提高导电能力
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半导体的共价键结构
原子结构
简化模型
—完全纯净、结构完整的半导体晶体。
本征半导体
在T=0K和无外界激发时,没有载流子,不导电
两个价电子的
共价键
正离子核
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本征半导体、空穴及其导电作用
温度
光照
自由电子
空穴
本征激发
空穴
——共价键中的空位
空穴的移动——空穴的运动是靠相邻共价键中的价电子依次充填空穴来实现的。
由热激发或光照而产生
自由电子和空穴对。
温度载流子浓度
+
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空穴的移动—空穴的运动是靠相邻共价键中的
价电子依次充填空穴来实现的
*半导体导电特点1:其能力容易受温度、光照等环境因素影响
温度↑→载流子浓度↑→导电能力↑
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杂质半导体
N型半导体
掺入五价杂质元素(如磷)
P型半导体
掺入三价杂质元素(如硼)
自由电子= 多子
空穴= 少子
空穴= 多子
自由电子= 少子
由热激发形成
它主要由杂质原子提供
空间电荷
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掺入杂质对本征半导体的导电性有很大
的影响,一些典型的数据如下:
T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:
n = p =×1010/cm3
1
本征硅的原子浓度: ×1022/cm3
3
以上三个浓度基本上依次相差106/cm3 。
2
掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度:
n=5×1016/cm3
杂质对半导体导电性的影响
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PN结的形成及特性
PN结的形成
PN结的单向导电性*
PN结的反向击穿
PN结的电容效应
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PN结的形成
1. 浓度差多子的扩散运动
2. 扩散空间电荷区内电场
3. 内电场少子的漂移运动
阻止多子的扩散
4、扩散与漂移达到动态平衡
载流子的运动:
扩散运动——浓度差产生的载流子移动
漂移运动——在电场作用下,载流子的移动
P区
N区
扩散:空穴
电子
漂移:电子
空穴
形成过程可分成4步(动画)
内电场
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