[工学]电工学简明教程 第8章.pptVIP

⑴ 半导体的物理特性 物质根据其导电性能分为 导体：导电能力良好的物质。 绝缘体：导电能力很差的物质。 半导体：是一种导电能力介于导体和绝缘体之 间的物质，如硅、锗、硒、砷化镓及一些硫化物和氧化物。 ⑴ 半导体的物理特性 半导体的导电能力具有独特的性质。 ①温度升高时，纯净的半导体的导电能力显著增加； ②在纯净半导体材料中加入微量的“杂质”元素，它的电导率就会成千上万倍地增长； ③纯净的半导体受到光照时，导电能力明显提高。 （1）本证半导体的晶体结构 简化原子结构模型如图4-1(a)的简化形式。 （1）本证半导体的晶体结构 （2）本征半导体的结构 （3）本征半导体中的两种载流子 7.1.3 杂质半导体 1. N型半导体 2. P型半导体 PN结的形成 思考  判断电路中二极管的工作状态，求解输出电压。 第8章结束 * 第8章 半导体二极管和三极管 8.1半导体的导电特性 8.2 PN结 8.3 半导体二极管 8.4 稳压管. 8.5 半导体三极管 重点内容有： 半导体的导电性能 PN结的形成及单向导电性 半导体器件的结构、工作原理、工作特性、参数 半导体器件主要包括： 半导体二极管（包括稳压管） 三极管和场效应管 8.1 半导体的导电特性 8.1.1 半导体的特殊性能 8.1.2 本征半导体 无杂质 稳定的结构 本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。 半导体－－硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。 （1）. 本征半导体晶体结构 原子的组成： 带正电的原子核 若干个围绕原子核运动的带负电的电子 且整个原子呈电中性 半导体器件的材料： 硅（Silicon-Si）：四价元素，硅的原子序数是14，外层有4个电子。 锗（Germanium-Ge）：也是四价元素，锗的原子序数是32，外层也 是4个电子。 +4 惯性核 价电子 硅和锗的简化原子模型 单晶半导体结构特点 共价键:由相邻两个原子各拿出一个价电子组成价电子对所构成的联系。 是晶体共价键结构的平面示意图 图4-1(b)晶体共价键结构平面示意图 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 共价键 由于热运动，具有足够能量的价电子挣脱共价键的束缚而成为自由电子 自由电子的产生使共价键中留有一个空位置，称为空穴 自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。 共价键 一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高，热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对的浓度加大。 载流子 外加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电，且运动方向相反。由于载流子数目很少，故导电性很差。 温度升高，热运动加剧，载流子浓度增大，导电性增强。 热力学温度0K时不导电。 为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？ 运载电荷的粒子称为载流子。 磷（P） 杂质半导体主要靠多数载流子导电。掺入杂质越多，多子浓度越高，导电性越强，实现导电性可控。 多数载流子 空穴比未加杂质时的数目多了？少了？为什么？ 硼（B） 多数载流子 P型半导体主要靠空穴导电，掺入杂质越多，空穴浓度越高，导电性越强， 在杂质半导体中，温度变化时，载流子的数目变化吗？少子与多子变化的数目相同吗？少子与多子浓度的变化相同吗？ 8.2 PN结 8.2.1 PN结的形成 物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气体、液体、固体均有之。 扩散运动 P区空穴浓度远高于N区。 N区自由电子浓度远高于P区。 扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面N区的自由电子浓度降低，产生内电场，不利于扩散运动的继续进行。 因电场作用所产生的运动称为漂移运动。 参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态平衡，就形成了PN结。 漂移运动 由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子，形成内电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P区、自由电子从P区向N 区运动。 8.2.2 PN结的单向导电性 PN结加正向电压导通： 耗尽层变窄，扩散运动加剧，由于外电源的作用，形成扩散电流，PN结处于导通状态。 PN结加反向电压截止： 耗尽层变宽，阻止扩散运动，有利于漂移运动，形成漂移电流。由于电流很小，故可近似认为其截止。 8.3 半导体二极管 8.3.1 半导体二极管的结构 将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。 点接触型： 结面积小，结电容小 故结允许的电流小 最高工作频率高 面接触型： 结面积大，结电容大