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半导体二极管图片 第三十一页，共50页 半导体二极管图片 第三十二页，共50页 半导体二极管图片 第三十三页，共50页 二. 二极管的模型及近似分析计算 例： I R 10V E 1kΩ D—非线性器件 i u RLC—线性器件 第三十四页，共50页 二极管的模型 D U 串联电压源模型 U D 二极管的导通压降。硅管 0.7V；锗管 0.3V。 理想二极管模型 正偏 反偏 导通压降 二极管的V—A特性 第三十五页，共50页 第一页，共50页 1.1 半导体的基本知识 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。 第二页，共50页 本征半导体的共价键结构 束缚电子 在绝对温度T=0K时，所有的价电子都被共价键紧紧束缚在共价键中，不会成为自由电子，因此本征半导体的导电能力很弱，接近绝缘体。 一. 本征半导体 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”。 第三页，共50页 这一现象称为本征激发，也称热激发。 当温度升高或受到光的照射时，束缚电子能量增高，有的电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子。 自由电子 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 空穴 自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，称为空穴。 第四页，共50页 可见本征激发同时产生电子空穴对。 外加能量越高（温度越高），产生的电子空穴对越多。 与本征激发相反的现象——复合 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。 常温300K时： 电子空穴对的浓度 硅： 锗： 自由电子 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 空穴 电子空穴对 第五页，共50页 自由电子 带负电荷 电子流 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 自由电子 E ＋ － ＋总电流 载流子 空穴 带正电荷 空穴流 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。 导电机制 第六页，共50页 1. 半导体中两种载流子 带负电的自由电子 带正电的空穴 　　2. 本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现，　　　称为 电子 - 空穴对。 　　3. 本征半导体中自由电子和空穴的浓度用 ni 和 pi 　　　　　　表示，显然 ni = pi 。 　　4. 由于物质的运动，自由电子和空穴不断的产生又　　　不断的复合。在一定的温度下，产生与复合运动　　　会达到平衡，载流子的浓度就一定了。 　　5. 载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升　　　高，基本按指数规律增加。 小结　 第七页，共50页 二. 杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半导体称为杂质半导体。 1. N型半导体 在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，砷等，称为N型半导体。 第八页，共50页 N型半导体 多余电子 磷原子 硅原子 多数载流子——自由电子 少数载流子—— 空穴 + + + + + + + + + + + + N型半导体 施主离子 自由电子 电子空穴对 第九页，共50页 在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。 空穴 硼原子 硅原子 多数载流子—— 空穴 少数载流子——自由电子 － － － － － － － － － － － － P型半导体 受主离子 空穴 电子空穴对 2. P型半导体 模拟电子技术绪论.ppt 第十页，共50页 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 + N型硅表示 P型硅表示 第十一页，共50页 小结： 　　1. 掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决定少数载流子的浓度。 3. 杂质半导体总体上保持电中性。 4. 杂质半导体的表示方法如下图所示。 　　2. 杂质半导体载流子的数目要远远高于本征半导体，因而其导电能力大大改善。 (a)N 型半导体 (b) P 型半导体 图 　杂质半导体的的简化表示法 第十二页，共50页 内电场E ?因多子浓度差 ?形成内电场 ?多子的扩散 ?空间电荷区 ?阻止多子扩散，促使少子漂移。 PN结合 空间电荷区 多子扩散电流 少子漂移电流 耗尽层 三