晶体二极管与整流电路.pptxVIP

第1页/共98页晶体二极管与整流电路第2页/共98页 第五章 晶体二极管与整流电路 5.1 N型半导体和P型半导体 5.2 PN 结 5.3 晶体二极管 5.4 单相整流和滤波电路 5.5 硅稳压管与稳压电路(1-)第3页/共98页5.1 N型半导体和P型半导体导体、半导体和绝缘体导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。(1-)第4页/共98页半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。例如： 当受外界热和光的作用时，它的导电能 力明显变化。 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使 它的导电能力明显改变。(1-)第5页/共98页GeSi 本征半导体一、本征半导体的结构特点现代电子学中，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。通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。(1-)第6页/共98页硅和锗的晶体结构：本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。(1-)第7页/共98页+4+4+4+4硅和锗的共价键结构共价键共用电子对+4表示除去价电子后的原子(1-)第8页/共98页+4+4+4+4形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。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。(1-)第9页/共98页二、本征半导体的导电机理1.载流子、自由电子和空穴在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时,价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电能力为 0，相当于绝缘体。在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。(1-)第10页/共98页+4+4+4+4空穴自由电子束缚电子(1-)第11页/共98页+4+4+4+42.本征半导体的导电机理本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。在其它力的作用下，空穴吸引附近的电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子。(1-)第12页/共98页本征半导体中电流由两部分组成： 1. 自由电子移动产生的电流。 2. 空穴移动产生的电流。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。(1-)第13页/共98页杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体，也称为（电子半导体）。P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也称为（空穴半导体）。(1-)第14页/共98页一、N 型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体原子形成共价键，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原子给出一个电子，称为施主原子。(1-)第15页/共98页+4+4+5+4多余电子N 型半导体中的载流子是什么？磷原子1、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。(1-)第16页/共98页在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的半导体原子形成共价键时，产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。由于硼原子接受电子，所以称为受主原子。+4+4+3+4二、P 型半导体空穴硼原子P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。(1-)第17页/共98页P 型半导体N 型半导体++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－三、杂质半导体的示意表示法杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。但