半导体二极管及其基本电路(12)PPT课件

半导体 — 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 本征半导体 — 纯净的半导体。如硅、锗单晶体。
模 拟电子技术
半导体的特性 1.热敏特性：半导体的导电能力与温度有关 利用该特性可做成热敏元件。
2.光敏特性：半导体的导电能力与光的照射有 关系利用该特性可做成光敏电阻、光电耦合 器件和光电晶体管等。 3.掺杂特性：掺入少量特定的杂质元素可以改变半导
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二、 P 型半导体
P型
空穴 — 多子
+4
+4
+4
电子 — 少子 载流子数 空穴数
+4
+3
+4
硼原子
空穴
P型半导体呈电中性。正电荷量（由硅（锗）原子失去电子形 成的空穴和本征激发的空穴所带），负电荷量（由负离子 和本征激发的电子所带）
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三、杂质半导体的导电作用
位(空穴)
自
由
电
子
空 穴
空穴
空穴可在共 价键内移动
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＋4 空穴
＋4
＋4
自由电子
可见本征激发同时产生电子空穴 对。
外加能量越高（温度越高）， 产生的电子空穴对越多。
＋4
＋4
＋4
与本征激发相反的现象——
复合
＋4
＋4
＋4
在一定温度下，本征激发 和复合同时进行，达到动 态平衡。电子空穴对的浓 度一定。
铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子
的最外层有三个价电子，与相邻的
半导体原子形成共价键时，产 生一个空位。这个空位可能吸
空穴
引束缚电子来填补并产生一个
+4 +4
带正电的空穴，使得硼原子获
得电子成为不能移动的带负电 的离子。由于硼原子接受电子，
+3 +4
所以称为受主原子。
硼原子
P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。
体的导电能力，控制掺入杂质的浓度可控制半导体的导 电性能；利用该特性可做成各种性能的半导体器件。
模 拟电子技术 1、半导体的原子结构
硅(锗)的原子结构
简化 模型
+4表示原子 核和内层电 子所具有的
电荷量
惯性核
价电子 (束缚电子)
模 拟电子技术 2、本征半导体的晶体结构
硅(锗)的共价键结构
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。
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1.1.2 杂质半导体 一、N 型半导体
在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或 锑），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代， 磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相邻的 半导体原子形成共价键，必定多出一个电子，这个 电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自由电子， 这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子。每个 磷原子给出一个电子，称为施主原子。
3、本征半导体的导电情况
在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时,价电 子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以 运动的带电粒子（即载流子），它的导电能力为 0，相当于绝缘体。
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3、本征半导体的导电情况
在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共价键
的束缚成为自由电子，并在共价键中留下一个空
本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半 导体的导电能力越强，温度是影响半导体性 能的一个重要的外部因素，这是半导体的一 大特点。
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两种载流子
两种载流子的运动
电子(自由电子) 自由电子(在共价键以外)的运动
空穴
空穴(在共价键以内)的运动
结论： 1. 本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少； 2. 半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电； 3. 本征半导体导电能力弱，并与温度有关。 4.本征半导体呈电中性.
掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电 子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流子（多 子），空穴称为少数载流子（少子）。
3.N型半导体呈电中性。正电荷量（由正离子和 本征激发的空穴所带），负电荷量（由杂质原子施放的
电子和本征激发的电子所带）
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二、 P 型半导体
在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或
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本征激发：
在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共 价键的束缚成为自由电子，并在共价键中留下一 个空位(空穴)的过程。
复 合：
自由电子和空穴在运动中相遇重新结合成 对消失的过程。
漂 移：
自由电子和空穴在电场作用下的定向运动。
载流子 ： 自由运动的带电粒子
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本征半导体中电流由两部分组成： 1. 自由电子移动产生的电流。 2. 空穴移动产生的电流。
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第 1 章 半导体二极管 及其基本电路
1.1 半导体的基础知识 1.2 半导体二极管 1.3 半导体二极管的应用 1.4 特殊二极管
小结
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1.1 半导体的基础知 识
1.1.1 本征半导体
1.1.2 杂质半导体
1.1.3 PN结及其特性
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1.1.1 本征半导体
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1.1.2 杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会 使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺 杂半导体的某种载流子浓度大大增加。
N 型、 P 型半导体
N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体， 也称为（电子半导体）。
P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也 称为（空穴半导体）。
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1.1.2 杂质半导体 一、N 型半导体
N型
+4
+4
+4
电子为多数载流子 空穴为少数载流子
+4
+5
+4
磷原子
多余电子
载流子数 电子数
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+4
来自百度文库
+4
+4
+4
+5
+4
N 型半导体中 的载流子是什 么？
1、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。 2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。
共价键 — 相邻原子共有价电子所形成的束缚。
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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,接近绝缘体。
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电子空穴对
常温300K时：
电子空穴对的浓度
硅：1.41010
cm3
锗：2.51013
cm3
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本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即 自由电子和空穴。
+4
+4
+4
+4
在其它力的作用下，空 穴吸引附近的电子来填 补，这样的结果相当于 空穴的迁移，而空穴的 迁移相当于正电荷的移 动，因此可以认为空穴 是载流子。