1-晶体二极管及其基本电路63497.ppt

本征载流子浓度： 载流子浓度：载流子浓度越大，复合的机会就越多。在一定温度下，当没有其它能量存在时，电子、空穴对的产生与复合最终达到一种热平衡状态，使本征半导体中载流子的浓度一定。 说明 随着T的增加，载流子浓度按指数规律增加——对温度非常敏感。 在T=300K的室温下， 本征硅（锗）的载流子浓度= 1.43×1010㎝-3（2.38×1013㎝-3）， 本征硅（锗）的原子密度= 5×1022㎝-3 （4.4×1022㎝-3）。 相比之下，室温下只有极少数原子的价电子(三万亿分之一)受激发产生电子、空穴对。 结论： 本征半导体的导电能力是很弱的； 本征载流子浓度随温度升高近似按指数规律增大，所以其导电性能对温度的变化很敏感。 在本征半导体中掺入微量的元素（称为杂质），会使其导电性能发生显著变化——杂质半导体。 根据掺入杂质的不同，杂质半导体可分为 N型半导体和P型半导体。 杂质半导体的载流子浓度： · 多子的浓度 在杂质半导体中，杂质原子所提供的多子数远大于本征激发的载流子数。因此，多子的浓度主要由掺杂浓度决定。 小结 1.本征半导体通过掺杂，可以大大改变半导体内载流子的浓度，并使一种载流子多，另一种载流子少。 2.多子浓度主要取决于杂质的含量，它与温度几乎无关；少子的浓度则主要与本征激发有关，因而它的浓度与温度有十分密切的关系。 注意： 1、空穴的运动可以看成一个带正电荷的粒子的运动。 2、一个空穴的运动实际上是许多价电子（不是自由电子）作相反运动的结果。但是一个空穴运动所引起的电流的大小只与空穴的多少有关，与多少个价电子运动无关。 3、若没有空穴，价电子不会运动，即使互换位置也不会带来电荷的迁移。 说明 在本征硅（锗）中掺入少量的五价元素（如：磷、砷、锑等）就得到N型半导体。 杂质原子顶替硅原子，多一个电子位于共价键之外，受原子的束缚力很弱，很容易激发成为自由电子。 几乎一个杂质原子能提供一个自由电子，自由电子数大大增加。—施主杂质(Donor impurities) 。 由于自由电子的浓度增加，与空穴（本征激发产生的）复合的机会也增加，因此空穴浓度相应减少。 模拟电路 数字量：离散性 模拟量：连续性，大多数物理量，如温度、压力、流量、液面……均为模拟量。 模拟电路：对模拟量进行处理的电路，最基本的处理是放大。 放大：输入为小信号，有源元件（能够控制能量的元件）控制电源使负载获得大信号，并保持线性关系。 图1-22 稳压二极管稳压电路 R IL IZ VZ RL Ui Uo Iz何时取最小值？ ——Ui=Uimin，RL=RLmin 图1-22 稳压二极管稳压电路 R IL IZ VZ RL Ui Uo Rmin R Rmax 因此，可得限流电阻的取值范围是： 图1-22 稳压二极管稳压电路 R IL IZ VZ RL Ui Uo 作 业 1.3、1.4、1.7、1.10 +4 +4 +4 +4 自 由 电 子 空 穴 束 缚 电 子 过程：价电子变成自由电子?共价键腾出一个空位（称为空穴）?空穴附近有足够能量的价电子可能会移动进入这个空穴?移动后的电子又会留下空穴?如此往复 图1-3 本征激发产生电子和空穴 图1-4 N型半导体原子结构示意图 +4 +5 +4 +4 键外电子 束缚电子 施主原子 1-1-2 杂质半导体 1-1 半导体物理基础知识 图1-5 P型半导体原子结构示意图 受主原子 空 穴 +4 +3 +4 +4 束缚电子 1-1-2 杂质半导体 1-1 半导体物理基础知识 在本征硅（或锗）中，掺入少量的三价元素（硼、铝等），就得到P型半导体。 室温时，几乎全部杂质原子都能提供一个空穴－－受主杂质(Acceptor impurities) 多子（多数载流子）：空穴； 少子（少数载流子）：自由电子； P型半导体是电中性的。 说明 图1-21 稳压二极管及其特性曲线 (a) 电路符号 i/mA u/V IZmax 0 -UZ IZmin (b) 伏安特性曲线 P N 空间电荷区 + + + + + + + + + + + + + + + 较窄的耗尽区有很强的电场，强电场使耗尽区的价电子被直接拉出共价键，产生电子、空穴对。 窄 重掺杂 齐纳击穿 因为耗尽层宽，使加速的少子撞击耗尽区的中性原子，产生电子、空穴对，反复作用使载流子数目迅速增加 宽 轻掺杂 雪崩击穿 击穿机理 耗尽层宽度 掺杂 情况 击穿种类 1-2-3 PN结的击穿特性 有两种击穿机理:雪崩击穿和齐纳击穿。 1-2 PN结 1-2-4 PN结的电容特性 PN 结的耗尽区与平板电容器相似，外加电压变化，耗尽区的宽度变化，则耗