模电课件第二章二极管.pptVIP

2.2 PN结的形成及特性 二、PN结的单向导电性 2、外加反向电压 ③ 由于反向偏置使空间电荷层加厚，回路中无电流，故反向偏置 时PN结的“反向电阻很大”。 　④ 反向电压加到某一电压（VBR）值时，有可能造成PN结击穿损坏，一旦击穿损坏，回路就会形成很大的反向电流IF。 “击穿”分为电击穿（齐纳击穿——可恢复）和热击穿（雪崩击穿—不可恢复）。　 　⑤ 反向偏置时，PN结的伏安特性如下图所示。 2.3 半导体二极管 2.4 二极管基本电路及其分析方法 一、二极管正向V—I特性的建模 2、恒压降模型 3、折线模型 4、小信号模型 例1：P60 T2.4.1 二、二极管的用途 * 在物理学中。根据材料的导电能力，可以将他们划分导体、绝缘体和半导体。 典型的半导体是硅Si和锗Ge，它们都是4价元素。 硅原子 锗原子 硅和锗最外层轨道上的四个电子称为价电子。 第二章 半导体二极管及其基本电路2.1 半导体的基本知识 现代电子学中，用的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。 Si 硅原子 Ge 锗原子 一.本征半导体——化学成分纯净的半导体晶体。 制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”。 共价键共 用电子对 +4 +4 +4 +4 +4表示除去价电子后的原子 硅和锗的共价键结构 原子最外层轨道上有4个价电子，每个原子的一个价电子与另一个原子的一个价电子组一个电子对，为两个原子所共有，所以称为共价键。因每个原子最外层有8个价电子，处于较稳定状态。 1. 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，所以本征半导体的导电能力很弱。接近绝缘体。 +4 +4 +4 +4 2.特点: 1)在绝对零度(0K)时,没有自由运动的电子____ 载流子. 2)T增加 至T=300K时,有少量的电子空穴对(空位). 3.两种载流子(仅两种) 1)电子:共价键中的价电子挣脱原子核的束缚成为自由电子,T增加,自由电子增加. 2)空穴:价电子成为自由电子后,共价键中就留下一个空位,称空穴. 因为原子中性破坏,显示出 a).带正电 b).可以“移动”:(空穴移动并非本身移动,而是对于电子补充而相对移动)既有空穴的原子吸引相邻原子中的价电子补充这个空穴,于是出现另一个空穴.再由相邻价电子补充,继续下去,好象空穴在运动.)电子与空穴运动方向相反,空穴运相当于正电荷运动. c)空穴和电子成对出现,数目相等. 结论:半导体导电性能随温度的升高而增大.既受热产生电子——空穴对.T升高电子增加,但数目有限. 本征半导体的导电性取决于外加能量： 温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化。 载流子 自由电子 带负电荷 电子流 空穴 带正电荷 空穴流 ＋总电流 在一定温度下，本征激发和复合同时进行，达到动态平衡。电子空穴对的浓度一定。 1、N型（负）半导体 在纯净的硅（Si）晶体中掺入5价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半导体。由于杂质原子最外层有5个价电子，所以除了与周围的硅原子形成共价键外，还多一个电子(无空穴),这样就形成了大量电子。多出的电子不受共价键的束缚，由于受热激发，使它们成为自由电子(增加了复合的机会,空穴数目减少)。由自由电子导电称电子半导体 .(多子:电子,少子:空穴。) N型半导体简化模型 二. 杂质半导体 每个磷原子失去一个电子而成为不能移动的带正电的离子，称为施主原子。 Si P Si Si 硅原子 磷原子 多余电子 硅或锗 +少量磷? N型半导体 在纯净的硅（Si）晶体中掺入3价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了P型半导体。由于杂质原子最外层有3个价电子，当与周围的硅原子形成共价键时，就产生一个“空穴”,（这样就形成了大量空穴）。当硅外层电子受热运动填补此空穴时(受主原子)，杂质原子成为不可移动的负离子，同时，在硅原子的共价键中产生一个空穴。如图。（多子：空穴，少子：电子）。 P型半导体简化模型 硅或锗 +少量硼? P型半导体 2.P型半导体 使得硼原子得到一个电子而成为不能移动的带负电的离子。所以称为受主原子。 Si Si Si B 硅原子 空穴 硼原子 杂质半导体的示意图 + + + + + + + + + + + + N型半导体 多子—电子 少子—空穴 － － － － － － － － － － － － P型半导体 多子—空穴 少子—电子 少子浓度——与温度有关 多子浓度——与温度无关 注： 对于杂质半导体，