半导体二极管及直流稳压电源.pptx

模拟电子技术 主讲人: 马黎明 T E L: E-mail: mlm@hxxy.edu.cn 第1章、二极管及其运用 重点：掌握普通二极管的特性和极性判别方法； 掌握二极管的运用； Ma Liming Electronic Technique 3 成绩: 出 勤:20% 作 业:20% 考 试:60% Ma Liming Electronic Technique 4 参考文献资料: 《模拟电子技术基础 （第五版）》童诗白,华成英主编，高等教育出版社，出版时间:2015年07月 《《模拟电子技术基础》（第4版）笔记和课后习题（含考研真题）详解》童诗白主编，中国石化出版社, 出版日期： 2012年06月 Ma Liming Electronic Technique 5 1.1、 半导体的基础知识 自然界中存在各种物质按导电能力强弱，得失电子能力强弱可分为导体，半导体，绝缘体。 半导体的导电能力在导体和绝缘体之间，一般最外层有4个电子。第四主族(碳6硅14锗32锡50铅82)，目前世上主要用的半导体材料为Si和Ge。 1.1.1、本征半导体：纯净的半导体称为本征半导体。 Ma Liming Electronic Technique 6 半导体的原子结构示意图 （a）硅原子；（b）锗原子；（c）简化模型 Si质子（14） Ge（32）最外层4电子。决定了它们既不容易得到也不易失去电子，导电能力介与金属和非金属之间。 Ma Liming Electronic Technique 7 本征半导体的内部结构: 单晶硅的共价键结构 每个原子的4个价电子不仅受所属原子核的吸引，而且还受相邻4个原子核的吸引，每一个价电子都为相邻原子核所共用，形成了稳定的共价键结构。每个原子核最外层等效有8个价电子，由于价电子不易挣脱原子核束缚而成为自由电子，因此，本征半导体导电能力较差。 价电子 共价键 Ma Liming Electronic Technique 8 原来Si,Ge整个为电中性，已知自由电子带负电，可以认为空穴带正电。 当Si,Ge变热，光照使价电子获得能量，解脱共价键的束缚，成为自由电子，并在原来地方留下一个空穴。 注意价电子和自由电子的区别 自由电子 空穴 Ma Liming Electronic Technique 9 那么带正电的空穴A会对周围的价 电子有引力（异性相吸），使邻近 电子挣脱共价键来填补这个空穴， 原来A处空穴消失，在B处外产生 新的空穴。同样，B处空穴也会对 周围价电在吸引作用。 这样就形成了与电子填补运动方 向相反的空穴的移动。空穴的移 动可视为正电荷的运动。 在一定温度下，本征半导体内部有两个过程： 1、自由电子—空穴产生过程。 2、自由电子—空穴复合过程。 这两种过程不断进行，最后达到动态平衡。 A B Ma Liming Electronic Technique 10 在本征半导体中，空穴与电子是成对出现的，称为电子—空穴对。其自由电子和空穴数目总是相等的。本征半导体在温度升高时产生电子—空穴对的现象称为本征激发。温度越高，产生的电子—空穴对数目就越多，这就是半导体的热敏性（光敏性）。 在半导体中存在着自由电子和空穴两种载流子，而导体中只有自由电子这一种载流子，这是半导体与导体的不同之处。 Ma Liming Electronic Technique 11 但常温下本征半导体的导电性能差，一般说来108-1012个原子中才会出现一对电子—空穴对，怎样增加半导体内电子—空穴对数目？ Ma Liming Electronic Technique 12 除杂质元件释放的自由电子而外，还有少量的由本征半导体内激发产生的电子 — 空穴对。 1.1.2、 杂质半导体 1、N型半导体（Negative，负) 在本征半导体中加五价元素N、P等+5价原子。其最外层，除了有四个电子和其他四个原子形成共用电子对之外，还有一个自由电子。 Ma Liming Electronic Technique 13 ∴ N型半导体中电子数大于空穴数. 对于N型半导体 （电子体半导体） N型半导体整体带不带电？ N型半导体中多子（多数载流子):自由电子；少子:空穴。 Ma Liming Electronic Technique 14 对金属而言，杂质的含量少于千分之一，电阻率几乎没有变化； 半导体杂质对其影响却非常大，以锗为例，杂