第1章电子电路中常用的元件.ppt

—导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。本征半导体—纯净的半导体。如硅、锗单晶体。载流子—自由运动的带电粒子。+4+4+4+4硅(锗)的原子结构Si284Ge28184简化模型+4原子核硅(锗)的共价键结构价电子自由电子(束缚电子)空穴空穴空穴可在共价键内移动本征激发:复合:自由电子和空穴在运动中相遇重新结合成对消失的过程。漂移:自由电子和空穴在电场作用下的定向运动。在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共价键的束缚成为自由电子,并在共价键中留下一个空位(空穴)的过程。两种载流子电子(自由电子)空穴两种载流子的运动自由电子(在共价键以外)的运动空穴(在共价键以内)的运动半导体的导电特征IIPINI=IP+IN+–电子和空穴两种载流子参与导电在外电场的作用下,自由电子逆着电场方向定向运动形成电子电流IN。空穴顺着电场方向移动,形成空穴电流IP。结论:,且数量少;;,并与温度、光照等外界条件有关。,导电能力很弱。如果有控制、有选择地掺入微量的有用杂质(某种元素),将使其导电能力大大增强,成为具有特定导电性能的杂质半导体。一、N型半导体在硅或锗的晶体中掺入五价元素磷。N型磷原子自由电子电子为多数载流子空穴为少数载流子载流子数电子数+5+4+4+4+4+4正的磷离子多数载流子少数载流子N型半导体的简化图示P型硼原子空穴空穴—多子电子—少子载流子数空穴数二、P型半导体在硅或锗的晶体中掺入三价元素硼。+4+4+4+4+4+、载流子的浓度差引起多子的扩散二、复合使交界面形成空间电荷区(耗尽层)空间电荷区特点:无载流子、阻止扩散进行、利于少子的漂移。三、扩散和漂移达到动态平衡扩散电流等于漂移电流内电场扩散运动:漂移运动:由浓度差引起的载流子运动。载流子在电场力作用下引起的运动。PN一、加正向电压(正向偏置)导通P区N区内电场+UR外电场外电场使多子向PN结移动,中和部分离子使空间电荷区变窄。I限流电阻多子的扩散运动加强形成正向电流I。I=I多子I少子I多子二、加反向电压(反向偏置)截止P区N区+UR内电场外电场外电场使少子背离PN结移动,空间电荷区变宽。IPN结的单向导电性:正偏导通,呈小电阻,电流较大;反偏截止,电阻很大,电流近似为零。少子的漂移运动加强形成反向电流II=I少子