模拟电子技术基础第03章 半导体二极管及基本电路.ppt

湖南科技大学信息与电气工程学院第三章半导体二极管及基本电路1

物质的导电性能分类导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。电阻率小于10-4Ω·cm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。电阻率大于109Ω·cm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。电阻率10-4Ω·cm----109Ω·cm一、导体、半导体和绝缘体2

3.1半导体基础知识（一）本征半导体：纯净的具有晶体结构的鍺、硅、硒半导体的导电特性：(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。掺杂性：纯净的半导体中掺入微量某些杂质，导电能力明显改变(可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管等）。光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等)。热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强33

晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构共价健共价键中的两个电子，称为价电子。SiSiSiSi价电子半导体的结构：44

SiSiSiSi价电子价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。本征半导体的导电机理本征激发：空穴温度愈高，晶体中产生的自由电子、空穴愈多。自由电子在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。55

结论：(1)半导体有两种载流子——（负）电子、（正）空穴(2)自由电子和空穴成对地产生，同时又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。(3)载流子的数量少，故导电性能很差。(4)载流子的数量受温度影响较大，温度高数量就多。所以，温度对半导体器件性能影响很大。(5)当半导体两端加上外电压时，载流子定向运动（漂移运动），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66

SiSiSiSip+多余电子磷原子在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子SiSiSiSiB–硼原子接受一个电子变为负离子空穴（二）杂质半导体：掺入少量杂质的半导体下一节上一页下一页返回77

下一节上一页下一页返回(1)N型半导体（电子型半导体）形成：向本征半导体中掺入少量的5价元素特点：（a）含有大量的电子——多数载流子（b）含有少量的空穴——少数载流子无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。(2)P型半导体（空穴型半导体）形成：向本征半导体中掺入少量的3价元素特点：（a）含有大量的空穴——多数载流子（b）含有少量的电子——少数载流子88

（三）PN结(1)PN结的形成flash1多数载流子的浓度差多数载流子扩散空间电荷区少数载流子漂移……扩散=漂移稳定的空间电荷区即PN结或耗尽层下一节上一页下一页返回内电场半导体器件的基础99

(2)PN结的特性（a）PN结外加正向电压PN结正偏PN结正向导通外电场与内电场方向相反利于扩散扩散漂移PN结变窄外部电源不断提供电荷产生较大的扩散电流I正下一节上一页下一页返回