N 型半导体电子与信息工程学院电子与信息工程学院.PPT

杂质半导体：为了提高半导体的导电能力，人为掺入某些微量的有用元素作为杂质，称为杂质半导体。在提炼单晶的过程中一起完成。掺杂是为了显著改变半导体中的自由电子浓度或空穴浓度，以明显提高半导体的导电性能。 （3）PN结的伏安特性---以硅二极管的PN结为例 在PN结上加上引线和封装，就成为一个分立的半导体二极管元件。 最大整流电流（平均值）IF：是指管子长期运行时允许通过的最大正向平均电流，电流太大会烧坏。如2AP1最大整流电流为16mA。 反向击穿电压 VBR和最大反向工作电压VRM :VRM约为击穿电压的一半 。 反向电流IR：指管子未击穿时的反向电流,其值愈小,则管子的单向导电性愈好 。 最高工作频率fM ：当频率大到一定程度时，二极管的单向导电性将明显地变差。 极间电容Ｃｄ：在高频或开关状态运用时必须考虑其影响。 反向恢复时间TRR:由于结电容效应的存在，正向导通到截止需要的时间，截止到导通不存在恢复时间。 种类、型号选择－－查器件手册（国内，日本，美国）。 正负极判断（P72 3.3.2） 电子与信息工程学院 电子与信息工程学院 3.1 半导体的基本知识 3.3 半导体二极管 3.4 二极管基本电路及其分析方法 3.5 特殊二极管 3.2 PN结的形成及特性 元素 硅（Si）、锗（Ge） 化合物 砷化镓（GaAs） 掺杂元素 硼（B）、磷（P） 半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间，当受外界光和热刺激或加入微量掺杂,导电能力显著增加。(性能可控) 典型的半导体材料 只有硅能满足集成电路要求的高产量、低成本的物理特性。 在室温下，热激发或光照使价电子获得挣脱共价键束缚的能量，成为自由电子，同时共价键中留下一个空穴。 空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点。 自由电子和空穴总是成对出现，称为电子空穴对。 自由电子和空穴统称为载流子。 控制掺入杂质元素的浓度，就可控制杂质半导体的导电性能。 三价元素掺杂——P 型半导体 五价元素掺杂——N 型半导体 在产生空穴的同时并不产生自由电子 空穴多 在产生自由电子的同时并不产生空穴 电子多 P型半导体 N型半导体 3.2.2 PN结的形成 3.2.3 PN结的单向导电性 3.2.4 PN结的反向击穿 3.2.5 PN结的电容效应 3.2.1 载流子的漂移与扩散 漂移运动： 由电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动。 扩散运动： 由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散运动。 单向运动 随机运动 （1）两边的浓度差引起载流子的扩散运动 （2）复合形成内电场：阻挡扩散，促使漂移 （3）扩散和漂移动态平衡：PN结（空间电荷区、耗尽层、势垒区） 因浓度差? 空间电荷区形成内电场 ? 内电场促使少子漂移 ? 内电场阻止多子扩散 多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。平衡 PN 结中扩散电流和漂移电流大小相等而方向相反，所以外观 PN 结中没有电流。 多子的扩散运动 ? 由杂质离子形成空间电荷区 ? 小 结 当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；反之称为加反向电压，简称反偏。 (1) PN结加正向电压时 低电阻、导通 大的正向扩散电流 (2) PN结加反向电压时 大电阻、截止 很小的反向饱和电流 外加电压才显示出来 其中 IS ——反向饱和电流 VT ——温度的电压当量 常温下（T=300°K） vD——PN结外加电压 在正向特性的起始部分,存在死区,开启电压(门坎电压)Vth 温度每升高1°，结两端的电压大约下降2ｍＶ。（电子温度计） 反向电流极小(nA)，但实际远大于IS ，随温度升高而增加。 当PN结的反向电压增加到一定数值时，反向电流突然快速增加，此现象称为PN结的反向击穿。 （1）雪崩击穿：碰撞电离 （2）齐纳击穿：场致激发（杂质浓度特别高） （3）热击穿： PN结过热 热击穿——不可逆 雪崩击穿 齐纳击穿 电击穿——可逆 应用： 电压稳压器 需要避免 (1) 扩散电容CD 正向偏置 (2) 势垒电容CB 反向偏置 正向偏置时，主要取决于扩散电容。 反向偏置时，主要取决于势垒电容。 对低频信号呈现较大的容抗，其作用一般可忽略。 3.3.1 半导体二极管的结构 3.3.2 二极管的伏安特性 3.3.3 二极管的主要参数 PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。不能承受高的反向电压和大的电流。 点接触型 面接触型 平面型 PN结面积大，用于工频大电流整流电路。但极间电容也大