电子技术基础课件第三章半导体二极管及其基本应用电路

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半导体二极管及基本电路PPT课件

• 基础知识 • 半导体二极管 • 二极管基本电路及分析方法 • 稳压二极管及电路分析方法
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1.1 半导体的基础知识
一．半导体
• 按物体的导电性能，可将物体分为导体、绝缘体和半导体三类。
① 导体：电阻率很低、电流易通过、导电性强的物体。
② 绝缘体：电阻率很高、电流不通过、无导电能力的物体。
• 一般情况下，锗管反向电流I R＞硅管I R反向电流。
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综述：
• 1）二极管的 V—A 特性为非线性；
• 2）当导通；
时，且 U D ＞U T ，则 D
• 3）当 -U BR ＜ U D ＜ U T ，有I R ≈0，则 D 截止；
• 4）当
时，且绝对值U R ＞ U
BR ，则反向击穿烧坏。
一、课程的性质及任务
• 1. 本课程是一门电子技术方面的入门技术基础课，是研究各种半导体器件、电子线路及应用的一门学科。
• 2. 学生通过本课程的学习，掌握一些有关电子技术的基本理论、基本知识，为今后进一步学习打下一定的基础。
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• 二研究对象
• 1.电子器件的特性、参数； • 2.电子线路分析的基本方法：即模拟电路和数字电路的分析方法。 • 3.有关应用。
由此得知： • 1）稳压管的 V—A 特性为非线性，且反向特性
很陡，； • 2）稳压管有导通、截止、击穿三个状态，常工作
于反向击穿状态。
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二. 主要参数
1). 稳定电压 UZ
• DZ在正常工作下管子两端的电压，也就是它的反向击穿电压。
2). 稳定电流 IZ

3二极管及其应用

硼（B）
三、PN结的形成及其单向导电性
物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气体、液体、固体均有之。
P区空穴浓度远高于N区。 N区自由电子浓度远高于P区。
扩散运动扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面 N区的自由电子浓度降低(相遇而复合) ，产生内电场。
PN 结的形成
由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子，形成内电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P 区、自由电子从P区向N 区运动。漂移运动因电场作用所产生的运动称为漂移运动。
3、稳压二极管的应用电路 1）稳压电路
RL
Io IR Uo IZ IR Vo
例：某稳压管 U zW 10V, I zmax 20mA, RL 10k I 5mA zmin
要求：当输入电压由正常值发生20%波动时，负载电压基本不变。求：限流电阻R和输入电压 ui 的正常值。
0.8ui iR U zW 10R 10
联立方程，可解得：
i
R DZ
iL
ui 18.75V, R 0.5k
ui
iZ
RL
uo
2）限幅电路
四、发光二极管
发光二极管也叫LED，它是由砷化镓（GaAs）、磷化镓（GaP）、
磷砷化镓（GaAsP）等半导体制成的。不仅具有一般PN结的单向导电性，而且在一定条件下，它还具有发光特性。
近似分析中最常用
导通时UD＝Uon 截止时IS＝0
应根据不同情况选择不同的等效电路！
100V？5V？1V？
？
2. 微变等效电路
当二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。

数字电子技术基础第三章(1)11-优质课件

图3.1.2 正逻辑与负逻辑
一些概念
1、片上系统（SoC） 2、双极型TTL电路 3、CMOS
1961年美国TI公司,第一片数字集成电路（Integrated Circuits, IC）。
VLSI(Very Large Scale Integration)
3.2 半导体二极管门电路
3.2.1 半导体二极管的开关特性
图3.2.1 二极管开关电路
可近似用PN结方程和下图所示的伏安特性曲线来描述。
i Is ev/VT 1
其中：i为流过二极管的电流。 v为加到二极管两端的电压。
nkT VT q
图3.2.2 二极管的伏安特性
图3.2.3 二极管伏安特性的几种近似方法
三、电源的动态尖峰电流
图3.5.23 TTL反相器电源电流的计算（a）vO＝VOL 的情况（b） vO＝VOH的情况
图3.5.24 TTL反相器的电源动态尖峰电流
图3.5.25 TTL反相器电源尖峰电流的计算
图3.5.26 电源尖峰电流的近似波形
例3.5.4 计算f=5MHz下电源电流的平均值
图3.3.xx CMOS三态门电路结构之二（a）用或非门控制（b）用与非门控制
图3.3.xx CMOS三态门电路结构之三可连接成总线结构。还能实现数据的双向传输。
3.3.6 CMOS电路的正确使用
一、输入电路的静电防护
1、在存储和运输CMOS器件时最好采用金属屏蔽层作包装材料，避免产生静电。
tPHL：输出由高电平跳变为低电平的传输延迟时间。
tPLH：输出由低电平跳变为高电平的传输延迟时间。
tPD: 经常用平均传输延迟时间tPD
来表示tPHL和tPLH（通常相等）

电子技术基础课件：半导体二极管及其应用

大电阻为二极管反向电阻，如图1.8(b)所示。由于模拟万用表置电阻挡时，黑表笔连接的为表内电池正极，红表笔连接的为表内电池负极，所以测得正向电阻时，与黑表笔相连的引脚为二极管的正极(A)，红表笔所接引脚为负极(K)。若正、反向电阻阻值相差不大，则为劣质管；
若正、反向电阻阻值都非常大，表明管子内部已断路；若正、反向电阻阻值都很小，则表明管子内部已短路。出现断路时，表明二极管已损坏。管子正常情况下，若正向电阻为几千欧，则为硅管;若正向电阻为几百欧，则2 特性及主要参数 1. 单向导电性二极管的主要特性是单向导电性。加在二极管两端的电压称为偏置电压，若将直流电源的正端加到二极管正极(PN结的P区)，负端加到二极管的负极(PN结的N区)，如图1.5(a)所示，称为二极管(PN结)正向偏置，简称正偏。这时电流表示出较大的电流值，二极管的这种状态称为正偏导通，二极管呈现很小的电阻。若将直流电源的正端接二极管的负极，负端接二极管的正极，如图1.5(b)所示，称为二极管(PN结)反向偏置，简称反偏。这时电流表示出的电流值几乎为零，二极管的这种状态称为反向截止，即二极管呈现很大的电阻。这种允许一个方向电流流通的特性，称为单向导电性。
半导体二极管及其应用
3.基本应用利用稳压管组成的简单的稳压电路如图1.15所示，R为限流电阻，RL为稳压电路的负载。当输入电压UI、负载RL变化时，该电路可维持电压UO的稳定。
稳压二极管正常稳压工作时，有下述方程式：
若RL不变，UI增大时，UO将会随着增大，加于二极管两端的反向电压增加，使电流IZ 大大增加，IR也随之显著增加，从而使限流电阻上的压降IRR 增大，其结果是，UI的增加量绝大部分都降落在限流电阻R 上，从而使输出电压UO基本维持恒定。反之，UI下降时，IR减小，R 上压降减小，从而维持UO基本恒定。

半导体二极管及其基本应用电路PPT课件

反向
外电场不足以克服内电场,电流很小
7
当外加电压大于死区
I
电压内电场被大大减
削弱,电流增加很快。
正向
死区死区电压硅管 0.5V,锗管0.1V。电压
导通压降: 硅管0.6~0.7V,锗管0.1~0.3V。
U反向击穿电压U(BR) Nhomakorabea反向
8
I 由于少子的漂移运动形成很小的反向电流,且U <U(BR)在内, 其大小基恒定,称反向饱和电流, 其随温度变化很大。
以上为低电平选择电路。
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从多路输入信号中选出最低电平或最高电平的电路，称为电平选择电路。一种二极管低电平选择电路如图所示。设两路输入信号u1, u2均小于E。表面上看似乎V1,V2都能导通，但实际上若u1 < u2 ，则V1导通后将把uo限制在低电平u1上，使V2截止。反之，若u2 < u1 ，则V2导通，使V1截止。只有当 u1 = u2时， V1, V2才能都导通。可见，该电路能选出任意时刻两路信号中的低电平信号。当u1, u2为方波时，输出端选出的低电平波形。如果把高于2.3V的电平当作高电平，并作为逻辑1，把低于0.7V的电平当作低电平，并作为逻辑0，由图可知，输出与输入之间是逻辑与的关系。因此，当输入为数字量时，该电路也称为与门电路。将图电路中的V1,V2反接，将E改为负值，则变为高电平选择电路。如果输入也为数字量，则该电路就变为或门电路
半导体二极管及其基本应用电路
半导体二极管的几种常用结构
结构
二极管 = 一个PN结 + 管壳 + 引线
P
N
符号
+
-
阳极
阴极
1
二极管的符号

电子技术基础

（1）正向特性：
图1-1二极管的伏安特性曲线①OA段：死区。
死区电压：硅管为05V，锗管为02V
②AB段：正向导通区。
导通电压：锗管为07V，硅管为03V。
（2）反向特性：
①OC段：反向截止区。
反向截止区的特点：
随反向电压增加，反向电流基本不变，电流值比较小。只有当温度升高时，反向电流才会增加。
（2）求交流放大系数时，取△IB=20μA，△IC=1 mA，则交流放大系数β=△IC/△IB=50。
（3）当基极IB=0时，对应集电极电流即为ICEO的值，根据三极管的输出特性，IB=0的曲线对应的集电极电流IC约为02 mA。
第一章半导体器件的基础知识
第二章二极管应用电路
第三章三极管基本放大电路
第四章负反馈放大器
第五章正弦波振荡器
第六章集成运算放大器
第七章功率放大器
第八章直流稳压电源
第九章晶闸管及应用电路
第十章逻辑门电路
第十一章数字逻辑基础
第十二章组合逻辑电路
第十三章集成触发器
第十四章时序逻辑电路
6 PN结：经过特殊的工艺加工，将P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起，则在两种半导体的交界处就会出现一个特殊的接触面，称为PN结。
7 PN结内电场的方向：由N区指向P区。内电场将阻碍多数载流子的继续扩散，又称为阻档层或耗尽层。
8 PN结的反向击穿是指PN结两端外加的反向电压增加到一定值时，反向电流急剧增大，称为PN结的反向击穿。
半导体器件是各种电子线路的核心，晶体二极管和晶体三极管及场效应管是应用广泛的半导体器件之一，熟悉并掌握这些半导体器件的结构、特性及主要参数是本章的重点。

《电子电路基础》PPT课件

北京邮电大学出版社
PNP型三极管组成的基本共射放大电路如图1-17所示。比较图1-17和图1-16可以看到，为了使三极管工作处在放大状态，要求发射结正向偏置、集电结反向偏置，为此在图117中，在输入回路所加基极直流电源VBB及输出回路所加集电极直流电源VCC反向了，相应的直流电流IB、IC和IE也都反向了，这也是NPN型和 PNP型三极管符号中发射极指示方向不同的含义所在。对于交流信号，这两种电路没有任何区别
二极管所产生的交流电流与交流电压的关系。在直流工作点Q一定，在二极管加有交流电压u，产生交流电流i，交流等效电阻rD定义为
du u rD di Q i Q
北京邮电大学出版社
1.3.3 二极管的等效电阻
当二极管上的直流电压UD足够大时
在常温情况下，二极r1D 管 d在dui 直Q 流U工1T 作IS 点 eUQuT 的Q 交 UI流QT 等效电阻rD 为
在无外电场和无其它激发作用下，参与扩散运动的多子数目等于参与漂移运动的少子数目，从而达到动态平衡。
北京邮电大学出版社
1.2 PN结及其特性
1.2.2 PN结的导电特性
PN结外加正向电压时处于导通状态
PN结外加反向电压时处于截止状态
势垒区
⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕ ⊕ ⊕ ⊕
⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕ ⊕ ⊕ ⊕
⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕ ⊕ ⊕ ⊕
P区
N区
I
V
R
图1-5 PN结加正向电压处于导通状态
பைடு நூலகம்
势垒区
⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕⊕⊕ ⊕
⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕⊕⊕ ⊕ ⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕⊕⊕ ⊕
P区
N区
IS
V
R
图1-6 PN结加反向电压处于截止状态

模拟电子技术基础第三章二极管及其基本电路(共63张PPT)

电路如图，R = 1kΩ，VREF = 3V，二极管为硅二极管。分别用理想模型和恒压降模型求解，当vI = 6sint V时，绘出相应的输出电压vO的波形。
双向限幅电路
例：电路如图，二极管为硅二极管，VD=0.7V，
vs = Vm sint V，且Vm >>VD ，绘出相应的输出电压
-
VC +
因浓度差
多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区
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到达动态平衡。
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。
3.2.3 PN结的单向导电性
kT VT q 0.026V26mV
3.2.4 PN结的反向击穿
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。
热击穿——不可逆
雪崩击穿齐纳击穿
电击穿——可逆
3.2.5 PN结的电容效应
(1) 扩散电容CD
外加电压变化
扩散到对方区域在靠近PN结附近Fra bibliotek累积的载流子浓
3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法二极管电路的简化模型分析方法
3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法
二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采用非线性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图解分析法那么较简单，但前提条件是二极管的V -I 特性曲线。
例3.4.1 电路如下图，二极管的V-I特性曲线、电源VDD和电阻R，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD 。

电子技术基础(模拟部分)第五版_第3章_康华光

此时，阴极电位高于阳极电位VZ。
(a)符号
(b) 伏安特性
稳压原理
R
+
IR
IO
IZ
+
VI
DZ
VO
RL
-
-
RL↓→IO↑→IR↑→↓VO=VI-VR VO↑←IR↓←IZ↓
稳压管的应用
①、稳压管外接正向电压时,导通。 ②、稳压管外接反向电压，且该电压
的幅值小于VBR时，截止。 ③、稳压管外接反向电压，且该电压
于空穴数，因此，N型半导
体又称为电子半导体。
3、多子和少子
数目较多的载流子叫多数载流子，简称多子。同样，数目较少的载流子叫少数载流子，简称少子。
在P型半导体中，空穴是多子，而自由电子是少子。
在N型半导体中，自由电子是多子，而空穴是少子。
第二节、PN结的形成及特性一、PN结的形成二、PN结的特性三、PN结的伏安特性及表达式
本征激发时，自由电子和空穴总是成对产生，称为电子空穴对。因此本征激发又叫做电子空穴对的产生。
3、载流子能够自由运动的带电粒子。
只有两种载流子：自由电子和空穴。自由电子带负电空穴带正电
4、本征浓度
自由电子和空穴相遇时，成对消失的现象称为载流子的复合。
电子空穴对的产生和复合总是不停地进行着，最终处于一种平衡，使半导体中载流子的浓度一定。一定温度下，单位体积内（1cm3）的载流子个数称为本征浓度。
正偏时，二极管两端短路反偏时，二极管开路 2、恒压模型正偏时,二极管从阳极到阴极
VD=VON(导通电压) 反偏时，二极管开路
➢ 图解分析法
1. 理想模型
2. 恒压降模型
第五节、特殊二极管

《电子技术基础》ppt课件

PN结内部载流子基本为零，因此导电率很低，相当于介质。但PN结两侧的P区和N区导电率很高，相当于导体，这一点和电容比较相似，所以说PN结具有电容效应。
半导体基础与常用器件
电子技术基础
PN结的单向导电性
PN结的上述“正向导通，反向阻断”作用，说明它具有单向
导电性，PN结的单PN向结导中电反性向是它电构流成的半讨导论体器件的基础。
3. 空间电荷区的电阻率很高，是指其内电场阻碍多数载流子扩散运动的作用，由于这种阻碍作用，使得扩散电流难以通过空间电荷区，即空间电荷区对扩散电流呈现高阻作用。
4. PN结的单向导电性是指：PN结正向偏置时，呈现的电阻很小几乎为零，因此多子构成的扩散电流极易通过PN结；PN结反向偏置时，呈现的电阻趋近于无穷大，因此电流无法通过被阻断。
由于热激发而在晶体中出现电子空穴对的现象称为本征激发。
本征激发的结果，造成了半导体内部自由电子载流子运动的产生，由此本征半导体的电中性被破坏，使失掉电子的原子变成带正电荷的离子。
由于共价键是定域的，这些带正电的离子不会移动，即不能参与导电，成为晶体中固定不动的带正电离子。
半导体基础与常用器件
电子技术基础
内部几乎没有自由电子，因此不导电。
半导体基础与常用器件
电子技术基础
（3）半导体
半导体的最外层电子数一般为4个，在常温下存在的自由电子数介于导体和绝缘体之间，因而在常温下半导体的导电能力也是介于导体和绝缘体之间。
常用的半导体材料有硅、锗、硒等。
＋
原子核
半导体的特点：
导电性能介于导体和绝缘体之间，但具有光敏性、热敏性和参杂性的独特性能，因此在电子技术中得到广泛应用。
光敏性——半导体受光照后，其导电能力大大增强；

半导体二极管及其应用电路

半导体二极管是一种电子元件由两个PN结组成
具有开关特性可以用于控制电路的开关状态
具有整流特性可以用于将交流电转换为直流电
半导体二极管的结构
半导体材料：硅、锗等结构类型：PN结、PIN结等工作原理：利用半导体材料的单向导电性应用领域：电子、通信、电力等
半导体二极管的特性
单向导电性：二极管只允许电流在一个方向通过
汽车安全系统：用于安全气囊、防抱死系统（BS）、电子稳定程序（ESP）等
汽车辅助驾驶系统：用于自适应巡航控制（CC）、车道保持辅助系统（LKS）等
电动汽车充电系统：用于电动汽车的充电控制和保护
06
半导体二极管的发展趋势和挑战
发展趋势
技术进步：半导体二极管性能不断提高功耗降低可靠性增强
通信领域
半导体二极管在通信领域的应用广泛如手机、电脑、路由器等设备中都有使用。
半导体二极管在通信领域中主要起到信号放大、调制解调、滤波等作用。
半导体二极管在通信领域中的主要应用包括：射频电路、功率放大器、调制解调器等。
半导体二极管在通信领域中的发展趋势是朝着更高频率、更大功率、更小体积的方向发展。
反向击穿：当二极管两端电压大于击穿电压时二极管被击穿电流急剧增大
温度影响：温度升高二极管正向导通电压降低反向截止电压升高反向击穿电压降低
半导体二极管的温度特性
温度对半导体二极管特性的影响温度对半导体二极管导通电压的影响温度对半导体二极管反向漏电流的影响温度对半导体二极管开关速度的影响
04
限幅电路的组成：二极管、电阻、电容等
限幅电路的工作原理：利用二极管的单向导电性将信号限制在一定范围内
限幅电路的应用：音频放大器、电源保护电路、信号处理电路等

半导体二极管的基本原理及应用

半导体二极管的基本原理及应用半导体二极管是一种最简单的电子器件，它在现代电子技术中起着至关重要的作用。

本文将介绍半导体二极管的基本原理、工作方式以及常见的应用。

1. 基本原理半导体二极管由N型半导体和P型半导体组成，其中N型半导体富含自由电子，而P型半导体则富含空穴。

当两种半导体材料通过P-N结（P-N Junction）连接时，便形成了一个二极管。

P-N结的形成是通过掺杂过程实现的，也即将掺杂少量的杂质元素（如硼、磷等）加入到纯净的半导体材料中。

半导体二极管正常工作时，其中的P区域称为“阳极”或“正极”，而N区域则称为“阴极”或“负极”。

在正向偏置情况下，即阳极电压高于阴极，电子从N区域进入P区域，而空穴从P区域进入N区域。

这使得电流流过二极管，形成正向导通。

相反，在反向偏置情况下，即阳极电压低于阴极，由于P-N结的电子云和空穴云相互吸引，电流被阻止，二极管呈现高阻抗状态，称为反向截止。

2. 工作方式半导体二极管具有直流和交流两种工作方式。

在直流工作中，二极管起到整流器的作用，将交流信号转化为直流信号。

在正向偏置时，直流电流通过二极管，而在反向偏置时，几乎没有电流通过。

这一特性使得二极管非常适合用于电源电路的整流器。

在交流工作中，二极管被用作开关或者调制器件。

通过正向偏置或反向偏置，可以实现二极管的导通和截止。

当二极管处于导通状态时，信号可以流过，而在截止状态时，信号被阻断。

这使得二极管在数字与模拟信号处理系统中发挥重要作用，例如在计算机中的逻辑门电路和通信系统中的调制解调器。

3. 应用领域半导体二极管广泛应用于各种电子设备和领域，下面是几个典型的应用示例：3.1 整流器我们在家庭中常用的电源适配器和电池充电器中常会见到二极管的身影。

在这些设备中，二极管被用作整流器，将交流电转换为直流电，以供电子器件正常工作。

由于二极管具有单向导通特性，可以保证电流仅在一个方向上流动，从而实现直流电的获取。

3.2 发光二极管（LED）发光二极管（LED）是一种将电能转换为光能的电子器件。

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P型半导体：掺入三价杂质元素（如硼、镓）的半导体。
N型半导体 +4 +4 +4
P
磷原子
+4
+4
+4
+4
+4
+4
掺入少量五价杂质元素磷
N型半导体
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4 P
N型半导体 +4 +4 +4 多出一个电子出现了一个正离子
+4
+4
+4
+4
+4
P
N型半导体半导体中产生了大量的自由电子和正离子 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
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U +4
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价电子填补空穴而使空穴移动，形成空穴电流
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半导体导电机理动画演示
本征半导体中虽有两种载流子，但因本征载子浓度很低，导电能力很差。如在本征半导体中掺入某种特定杂质，成为杂质半导体后，其导电性能将发生质的变化。
N型半导体：掺入五价杂质元素（如磷、砷）的半导体。
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-
P型半导体的形成过程动画演示
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（本征激发）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。
在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于掺入的杂质浓度；而少数载流子的浓度主要取决于温度。（如下图）杂质半导体，无论是N型还是P型，从总体上看，仍然保持着电中性。
（动画演示）
本征激发产生电子和空穴
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+4 自由电子
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空穴
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+4 电子空穴成对产生
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+4 电子空穴复合，成对消失 +4
+4
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电子和空穴产生过程动画演示
由亍共价键出现了空穴，在外加电场或其它的作用下，邻近价电子就可填补到这个空位上，而在这个电子原来的位置上又留下新的空位，以后其他电子又可转移到这个新的空位。这样就使共价键中出现一定的电荷迁移。空穴的移动方向和电子移动方向是相反的。
在纯净的半导体中掺杂后，导电性能大大改善。但提高导电能力不是其最终目的。杂质半导体的奇妙之处在于,N、P型半导体可组合制造出各种各样不同性质的半导体器件.
二极管由一个特定的PN结(PN-junction) 和二引脚构成。 2.2.1 PN结及其单向导电性
通过掺杂工艺，把本征硅(或锗)片的一边做成P型半导体，另一边做成N型半导体，这样在它们的交界面处会形成一个很薄的特殊物理层，称为ＰＮ结。
典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等，它们都是4价元素（外层轨道上的电子通常称为价电子），其原子结构模型和简化模型如图2.1.1所示。
图2.1.1 原子结构示意图 +4 硅、锗原子的简化模型
+14 Si
2
8
4
+32 Ge
2
8 18 4
硅原子结构示意图
锗原子结构示意图
图2.1.1 半导体共价键结构
在热力学温度零度（即T=０Ｋ，相当于-273℃）时，价电子的能量不足以挣脱共价键的束缚，因此，晶体中没有自由电子。所以在T=０Ｋ时，本征半导体不能导电，如同绝缘体一样。在室温下，受热（激发）本征半导体共价键中的价电子获得足够的能量，挣脱共价键的束缚成为自由电子，在原位留下一个空穴，这种产生电子-空穴对的现象称为本征激发。
共价键
+4 +4 +4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
价电子图2.1.2 半导体共价键结构
1. 半导体的导电能力介亍导体不绝缘体之间 2. 半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。 3. 在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强。
纯净的、丌含其他杂质的半导体的单晶被称为本征半导体。
（动画演示）
综上所述，PN结正向偏置时，正向电流很大，PN结处于导通状态；PN 结反向偏置时，反向电流很小，几乎为零，PN结处于截止状态。这就是PN结的单向导电性。
P
N
在浓度差的作用下： P区的空穴（多子）从 P区向N区扩散。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
-
-
-
-
-
-
+ +
+ +
+ +
+ +
P
N
结果在P区和N区交界面上留下了一层不能移动的正、负离子。
-
-
-
-
-
-
+ + + + + +
1. 掌握以下基本概念：半导体材料的特点、载流子、扩散运动、漂移运动； 2. 了解PN结的形成过程及半导体二极管的单向导电性、二极管的伏安特性及其电路的分析方法；正确理解半导体二极管的主要参数； 3. 掌握稳压管工作原理及使用中的注意事项，了解选管的一般原则。
重点 1. PN结的单向导电性、PN结的伏安特性； 2. 二极管的伏安特性、单向导电性及等效电路、二极管的应用； 3. 稳压管稳压原理及简单稳压电路；
a) PN结中的载流子有扩散、漂移两种运动模式； b) 多子参不扩散运动，由掺杂浓度决定； c) 少子参不扩散运动，由温度决定； d) 扩散运动形成的内电场，阻止多子的扩散，增强少子的漂移，最终使这两种运动达到平衡；形成 PN结。
二、PN结的单向导电性
1）PN结正向偏置：给ＰＮ结加上电压，使电压的正极接P区，负极接N区（称ＰＮ结正向偏置）。
S -
+ + + + + + E内
E
+ + + + + +
+ + + + + +
+ + + + + +
+ + + + + +
+ + + + + +
P
N
R
PN结正向偏置
-
-
-
-
-
-
PN结变窄 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + E内 E
+ + + + + +
当N区和P区的掺杂浓度不等时低掺杂浓度区域离子密度小高掺杂浓度区域，用N+表示
P
_ _
_ _ _ _
空间电荷层较厚
（动画演示）
+ + + + + +
+ N
离子密度大
空间电荷层较薄
一、PN结的形成及其内部载流子的运动 P型半导体和N型半导体有机地结合在一起时,因为P区一侧空穴多，N区一侧电子多，所以在它们的界面处存在空穴和电子的浓度差。亍是P区中的空穴会向N区扩散，并在N区被电子复合。而 N区中的电子也会向P区扩散，并在P区被空穴复合。这样在P区和N区分别留下了丌能移动的受主负离子和施主正离子，形成空间电荷区（耗尽层）。
难点 1. 半导体的导电机理、PN结的形成； 2. 二极管在电路中导通不否的判断、二极管在电路中的具体模型； 3. 稳压管稳压原理；