电子技术基础（模拟部分）2,3.ppt

第二讲 半导体基础知识 一、本征半导体 1、本征半导体的结构 2、本征半导体中的两种载流子 二、杂质半导体 1、N型半导体 2、P型半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 PN结的形成 PN结的单向导电性 四、PN结的电容效应 问题 第三讲 半导体二极管 一、二极管的组成 二、二极管的伏安特性及电流方程 二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性 从二极管的伏安特性可以反映出：  1、单向导电性 三、二极管的等效电路 1、将伏安特性折线化 三、二极管的等效电路 四、二极管的主要参数 最大整流电流IF：最大平均值 最大反向工作电压UR：最大瞬时值 反向电流 IR：即IS 最高工作频率fM：因PN结有电容效应 五、稳压二极管 讨论二 讨论二 对于图 a，经判断知，D1、D2两端的开路电压分别为： D2反偏电压为5 V D1导通 ＵAB = 0 V D2截止 10 V，–5 V 讨论一 对于图 b，经判断知，D1、D2两端的开路电压分别为 即 D1上的反偏电压为15 V D2优先导通 ＵAB = –15 V D1截止 10 V，25 V D2导通后 讨论一 * * 一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及单向导电性 四、PN结的电容效应 导电性介于导体与绝缘体之间的物质为半导体。 无杂质 稳定的结构 本征半导体是纯净，晶体结构的半导体。 1、什么是半导体？什么是本征半导体？ 导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。 绝缘体－－惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度才可能导电。 半导体－－硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。 由于热运动，具有足够能量的价电子挣脱共价键的束缚而成为自由电子 自由电子的产生使共价键中留有一个空位置，称为空穴 自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。 共价键 一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高，热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对的浓度加大。 动态平衡 空穴浓度（np)=电子浓度(nn) 温度T一定时 np× nn=K(T) K(T) —— 与温度有关的常数 载流子 外加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电，且运动方向相反。由于载流子数目很少，导电性很差。 温度升高，热运动加剧，载流子浓度增大，导电性增强。 绝对温度0K时不导电。 运载电荷的粒子称为载流子。 (1) 在半导体中有两种载流子 这就是半导体和金属导电原理的 本质区别 a. 电阻率大 (2) 本征半导体的特点 b. 导电性能随温度变化大 小结 带正电的空穴 带负电的自由电子 本征半导体不能在半导体器件中直接使用 为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？ 磷（P） 杂质半导体主要靠多数载流子导电。掺入杂质越多，多子浓度越高，导电性越强，实现导电性可控。 多数载流子 空穴比未加杂质时的数目多了？少了？为什么？ c. 电子是多数载流子，简称多子;空穴是少数载流子，简称少子。 e. 因电子带负电，称这种半导体为N(negative)型或 电子型半导体。 f. 因掺入的杂质给出电子，又称之为施主杂质。 b. N型半导体中产生了大量的(自由）电子和正离子。 N型半导体 a. N型半导体是在本征半导体中掺入少量五价杂质 元素形成的。 d. np× nn=K(T) 硼（B） 多数载流子 P型半导体主要靠空穴导电，掺入杂质越多，空穴浓度越高，导电性越强， 在杂质半导体中，温度变化时，载流子的数目变化吗？少子与多子变化的数目相同吗？少子和多子浓度的的变化相同吗？ c. 空穴是多数载流子,电子是少数载流子。 e. 因空穴带正电，称这种半导体为P(positive)型或 空穴型半导体。 f. 因掺入的杂质接受电子，故称之为受主杂质。 a. P型半导体是在本征半导体中掺入少量的三价 杂质元素形成的。 b. P型半导体产生大量的空穴和负离子。 d. np× nn=K(T) P型半导体 物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气体、液体、固体均有之。 扩散运动 P区空穴浓度远高于N区。 N区自由电子浓度远高于P区。 扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面N区的自由电子浓度降低，产生内电场，不利于扩散运动的进行。 因电场作用所产生的运动称为漂移运动。 参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态平衡，就形成了PN结。 漂移