模电半导体二极管及其应用电路.ppt

图2.1.1本征半导体的共价键结构2.1.1本征半导体及其导电性2.1PN结的基本知识1.本征半导体—完全纯净、结构完整的半导体晶体。在T=0K和无外界激发时，没有载流子，不导电原子结构简化模型第5页,共33页，星期六，2024年，5月温度?光照自由电子空穴本征激发空穴—共价键中的空位空穴的移动——空穴的运动是靠相邻共价键中的价电子依次充填空穴来实现的。由热激发或光照而产生自由电子和空穴对。温度??载流子浓度?＋2.1.1本征半导体及其导电性2.1PN结的基本知识2.本征激发复合－本征激发的逆过程载流子:自由移动带电粒子第6页,共33页，星期六，2024年，5月图2.1.3N型半导体的共价键结构2.1.2杂质半导体2.1PN结的基本知识图2.1.4P型半导体的共价键结构1.N型半导体掺入少量的五价元素磷P2.P型半导体掺入少量的三价元素硼B自由电子是多数载流子（简称多子）空穴是少数载流子（简称少子）空穴是多数载流子自由电子为少数载流子。空间电荷第7页,共33页，星期六，2024年，5月掺入杂质对本征半导体的导电性有很大的影响，一些典型的数据如下:T=300K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:n=p=1.4×1010/cm31本征硅的原子浓度:4.96×1022/cm33以上三个浓度基本上依次相差106/cm3。2掺杂后N型半导体中的自由电子浓度:n=5×1016/cm3杂质对半导体导电性的影响第8页,共33页，星期六，2024年，5月本征半导体、本征激发本节中的有关概念自由电子空穴N型半导体、施主杂质(5价)P型半导体、受主杂质(3价)多数载流子、少数载流子杂质半导体复合*半导体导电特点1： 其能力容易受温度、光照等环境因素影响 温度↑→载流子浓度↑→导电能力↑*半导体导电特点2：掺杂可以显著提高导电能力第9页,共33页，星期六，2024年，5月1.浓度差?多子的扩散运动2.扩散?空间电荷区?内电场3.内电场?少子的漂移运动?阻止多子的扩散4、扩散与漂移达到动态平衡载流子的运动：扩散运动——浓度差产生的载流子移动漂移运动——在电场作用下，载流子的移动P区N区扩散：空穴电子漂移：电子空穴形成过程可分成4步(动画)内电场2.1.3PN结及其单向导电性1.PN结的形成第10页,共33页，星期六，2024年，5月PN结形成的物理过程：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最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。多子的扩散运动?杂质离子形成空间电荷区?对于P型半导体和N型半导体结合面，离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。扩散漂移否是宽第11页,共33页，星期六，2024年，5月2.PN结的单向导电性只有在外加电压时才…扩散与漂移的动态平衡将…定义：加正向电压，简称正偏加反向电压，简称反偏扩散漂移大的正向扩散电流（多子）低电阻?正向导通漂移扩散很小的反向漂移电流（少子）高电阻?反向截止第12页,共33页，星期六，2024年，5月图2.1.6外加正向电压时的PN结图2.1.7外加反向电压时的PN结2.PN结的单向导电性2.1.3PN结及其单向导电性第13页,共33页，星期六，2024年，5月图2.1.8PN结伏安特性3.PN结的伏安特性正向特性反向特性反向击穿特性倍增效应雪崩击穿齐纳击穿2.1.3PN结及其单向导电性