半导体二极管及其基本应用电路讲诉.ppt

A R D A B D B Y +5V 导通 1 1 1 3.7 V A /V 0.3 0.3 3 D A 状态 3 V B /V 0.3 3 0.3 3 V Y /V D B 状态 导通 导通 截止 截止 导通 导通 导通 门电路 ( 与门 ) 第 3 章 半导体二极管及其基本应用电路 3.1 半导体基本知识 3.2 半导体二极管及其基本应用电路 3.3 稳压管及其基本应用电路 3.4 发光二极管及其基本应用举例 3.1 半导体基本知识 半导体的导电特性： 光敏性： 受光照后，其导电能力大大增强； 热敏性： 当环境温度升高时，导电能力显著增强； 掺杂性： 在半导体中掺入少量特殊杂质，其导电 能力极大地增强； ( 可做成温度敏感元件，如热敏电阻 ) ( 可做成各种光敏元件，如光敏电阻、 光敏二极管、光敏三极管、光电池等 ) ( 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 ) 。 3.1.1 本征半导体 —— 完全纯净的、具有晶体结构的半导体。 最常用的半导体是 硅 (Si) 和 锗 (Ge) 。 晶体中原子的排列方式 硅单晶中的共价健结构 共价健 Si Si Si Si 价电子 Si 2 8 4 Ge 2 8 1 8 4 本征半导体的导电机理： Si Si Si Si 价电子 空穴 自由电子 在常温下，由于热激发 ( 温度升高或受光照 ) —— 本征激发 带负电 带正电 载流子 自由电子 空穴 温度越高，晶体中产生的 的自由电子越多。 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： (1) 自由电子 作定向运动 ? 电子电流 (2) 价电子 递补空穴 ? 空穴电流 (2) 本征半导体中载流子数目极少 , 其导电性能很弱。 注意： (1) 本征半导体中存在数量相同的载流子。 自由电子和空穴 成对产生 ，又不断 复合 ，在一定 温度下，达到动态平衡。 (3) 温度愈高， 载流子的数目愈多 , 半导体的导电性能 也愈好。 —— 温度对半导体器件性能影响很大。 3.1.2 杂质半导体 Si Si Si Si p + 多余 电子 磷原子失去一个 电子变为正离子 在常温下即可变 为自由电子 1 、 N 型半导体 在 N 型半导体中， 自由电子是 多数载流子 ( 多子 ) ，空穴是 少数载 流子 ( 少子 ) 。 —— 掺入五价元素 ，如磷元素 ( 又称电子半导体 ) P 2 8 5 2 、 P 型半导体 ( 又称空穴半导体 ) —— 掺入三价元素 ，如硼元素 Si Si Si Si 在 P 型半导体中， 空穴是多数载流子，自 由电子是少数载流子。 B – 硼原子得到一个电 子变为负离子 空穴 注意： 无论 N 型或 P 型半导体都是中性的，对外 不显电性。 B 2 3 杂质半导体的示意表示法： + + + + + + + + + + + + N 型半导体 – – – P 型半导体 – – – – – – – – – 代表失去一个电子 的五价杂质离子 代表得到一个电子 的三价杂质离子 3.1.3 PN 结 P 型半导体 + + + N 型半导体 1 、 PN 结的形成 浓度差 多子的扩散运动 – – – – – – – – – – – – + + + + + + + + + + + + 形成空间电荷区 内电场 少子的漂移运动 空间电荷区变宽 空间电荷区变窄 扩散和漂移 这一对相反 的运动最终 达到动态平 衡，空间电 荷区的厚度 固定不变。 空间电荷区也称 PN 结、耗尽层、阻挡层。 2 、 PN 结的单向导电性 (1) PN 结外加正向电压 （正向偏置） P 接正、 N 接负 + – R – – – – – – – –