模拟电子线路 第一章 晶体二极管工作原理及应用.pdf

第一篇 电子器件及基本应用 第一章 晶体二极管工作原理及应用 本章首先介绍半导体物理知识，讲解本征半 导体、N型半导体、P型半导体；接着讨论半 导体器件的核心环节 PN结，并重点讨论 半导体二极管的物理结构、工作原理、特性 曲线和主要参数，以及二极管基本电路的求 解方法；在此基础上，对稳压管等其他类型 二极管的特性与应用也给与简要介绍 主要内容 1.1 半导体的物理知识 1.2 PN结 1.3 实际二极管的伏安特性 1.4 二极管的模型和分析方法 1.5 其他类型的二极管 1.1半导体物理知识 半导体 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 导体电阻率 10－3 Ω cm 9 缘体电阻率 10 Ω cm 最常用的半导体材料是硅 （silicon）,其次是锗 （germanium），还有一些化合物如砷化镓 （gallium arsenide）等也是 导体。 一般着重讨论硅 （Si）和锗 （Ge）的特性。 导体区别于其他物质的特点 它的导电能力会随温度、光照以及参杂入 杂质而发生显著变化。 导体分本征半导体和杂质 导体两种。 1.1.1 本征半导体 化学成分纯净、晶格完整的半导体 （1）本征半导体的共价键结构 +14 +32 +4 硅原子的结构模型 锗原子的结构模型 简化模型 每个原子最外层四个价电子分别与周围的四个原子的 价电子形成共价键。共价键中的价电子为这些原子 所共有，并为它们所束缚，在空间形成排列有序的 晶体。 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 温度T=0K时硅或锗的共价键结构平面示意图 （2 ）本征激发 电子和空穴成对出现的过程 当温度升高或受到光的照射时,价电子挣脱原子核的束缚， 成为自由电子的现象。 复合：电子和空穴成对 +4 +4 +4 消失的过程 自由 电子 激 发 +4 +4 +4 空穴 本征激发和复合在一定 温度下会达到动态平衡。 +4 +4 +4 本征激发和复合的过程 （动画） （3）空穴移动 电子的移动方向是： E x1-x2-x3 ，