第11讲半导体二极管.ppt

11.1.2 N型半导体和 P 型半导体 11.1.3 PN结及其单向导电性 2. PN 结加反向电压（反向偏置） 11-2 半导体二极管 11.2.1 基本结构（一个PN结） 11.2.3 主要参数 二极管电路分析举例 11.2.4 稳压二极管 3. 主要参数 第11讲 半导体器件 11-1 半导体的基本知识 11-2 半导体二极管 本讲要求： 一、理解PN结的单向导电性，三极管的电流分配和 电流放大作用； 二、了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工 作原理和特性曲线，理解主要参数的意义； 三、会分析含有二极管的电路。 11-1 半导体的导电特性 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：往纯净的半导体中掺入某些杂质，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、三极管和晶闸管等）。 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 11.1.1 本征半导体 完全纯净的、具有晶体结构的鍺、硅、硒，称为本征半导体。 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。 Si Si Si Si 价电子 Si Si Si Si 价电子 价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，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便愈多。 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）。 本征半导体的导电机理 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 注意： (1) 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差； (2) 温度愈高， 载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。 自由电子和空穴成对地产生的同时，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。 半导体有两种导电粒子（载流子）：自由电子、空穴 掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或N型半导体。 掺入五价元素 Si Si Si Si p+ 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 在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂质半导体。 多数载流子（多子）：自由电子 少数载流子（少子）：空穴 掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或 P型半导体。 掺入三价元素 Si Si Si Si 多子：空穴 少子：自由电子 B– 硼原子 接受一个电子变为负离子 空穴 无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。 PN 结：P型半导体和N型半导体交界面的特殊薄层 1. PN 结加正向电压（正向偏置） P接正、N接负 外电场 IF P N － － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + + + – 多子在外电场作用下定向移动，形成较大的正向电流。 PN 结加正向电压时，正向电阻较小，处于导通状态。 – + 外电场 P接负、N接正 少子在外电场作用下定向移动，形成很小的反向电流。 PN 结加反向电压时，反向电阻较大，处于截止状态。 温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。 P N + + + － － － － － － + + + + + + + + + － － － － － － － － － + + + + + + － － － IR (a) 点接触型 (b)面接触型 结面积小、结电容小、正向电流小。用于检波和变频等高频电路。 结面积大、正向电流大、结电容大，用于工频大电流整流电路。 (c) 平面型 用于集成电路制作工艺中。PN结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。 阴极引线 阳极引线 二氧化硅保护层 P 型硅 N 型硅 ( c ) 平面型 金属触丝 阳极引