模拟电子技术第二章幻灯片.ppt

电子信息工程系敬业团结奉献务实创新进取@2006SmartCom模拟电子技术基础半导体二极管及其基本电路模拟电子技术第二章幻灯片根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。导体：容易导电的物体。如：铁、铜等2.绝缘体：几乎不导电的物体。如：橡胶等3.半导体：半导体是导电性能介于导体和半导体之间的物体。在一定条件下可导电。半导体的电阻率为10-3～109Ω·cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。半导体特点：在外界能源的作用下，导电性能显著变化。光敏元件、热敏元件属于此类。在纯净半导体内掺入杂质，导电性能显著增加。二极管、三极管属于此类。2.1半导体基础知识2.1.1概念第2页,共27页，星期六，2024年，5月2.1半导体基础知识2.1.2本征半导体Si硅原子Ge锗原子本征半导体——化学成分纯净的半导体。它在物理结构上呈单晶体形态。现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。第3页,共27页，星期六，2024年，5月2.1半导体基础知识2.1.2本征半导体硅和锗的共价键结构+4+4+4+4+4表示除去价电子后的原子共价键共用电子对第4页,共27页，星期六，2024年，5月2.1半导体基础知识2.1.2本征半导体形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。+4+4+4+4第5页,共27页，星期六，2024年，5月2.1半导体基础知识2.1.3杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。N型半导体—掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。（主要载流子为电子、电子半导体）P型半导体—掺入三价杂质元素（如硼）的半导体。（主要载流子为空穴、空穴半导体）第6页,共27页，星期六，2024年，5月2.1半导体基础知识2.1.3杂质半导体N型半导体因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。在N型半导体中自由电子是多数载流子，它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子,由热激发形成。提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子，因此五价杂质原子也称为施主杂质。第7页,共27页，星期六，2024年，5月多余电子磷原子硅原子SiPSiSi2.1半导体基础知识N型半导体2.1.3杂质半导体第8页,共27页，星期六，2024年，5月2.1半导体基础知识2.1.3杂质半导体P型半导体因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共价键中留下一个空穴。在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂形成；自由电子是少数载流子，由热激发形成。空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质因而也称为受主杂质。第9页,共27页，星期六，2024年，5月空穴P型半导体硼原子SiSiSiB硅原子空穴被认为带一个单位的正电荷，并且可以移动2.1半导体基础知识2.1.3杂质半导体第10页,共27页，星期六，2024年，5月2.1半导体基础知识杂质半导体的示意表示法2.1.3杂质半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半导体++++++++++++++++++++++++N型半导体第11页,共27页，星期六，2024年，5月2.2PN结的形成及特性2.2.1PN结的形成在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导体，经过载流子的扩散和漂移，在它们的交界面处就形成了PN结。第12页,共27页，星期六，2024年，5月P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++++++++++++++扩散运动内电场E漂移运动空间电荷区PN结处载流子的运动2.2PN结的形成及特性第