西安交通大学-赵进全-模拟电子技术基础-第1章

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模拟电子技术基础
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在 外 电 场 作 用 下
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电 子 运 动 形 成 电 子 电 流
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模拟电子技术基础
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模拟电子技术基础
1.2
半导体二极管
阳极引线
铝合金小球 PN结 触丝
1.2.1 半导体二极管的结构和类型
引线 外壳
N型锗片
N型硅
金锑合金 底座 阴极引线
点接触型
平面型 上页 下页 返回
模拟电子技术基础
半导体二极管的外型和符号
正极 正极
负极 负极
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符号
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多出 一个 电子 出现 了一 个正 离子
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模拟电子技术基础
半导体中产生了大量的自由电子和正离子 + + + + &#
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P
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PN结一方面阻碍多子的扩散
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另一方面加速少子的漂移
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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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模拟电子技术基础
N型半导体形成过程动画演示
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模拟电子技术基础
小结 a. N型半导体是在本征半导体中掺入少量五价杂质 元素形成的。
b. N型半导体中产生了大量的(自由）电子和正离子。 c. 电子是多数载流子，简称多子;空穴是少数载流 子，简称少子。
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模拟电子技术基础
杂质半导体的转型 当掺入三价元素的密度大于五价元素的密度时，可
将N型转为P型；
当掺入五价元素的密度大于三价元素的密度时，可 将P型转为N型。
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模拟电子技术基础
3. PN结的形成
以N型半导体为基片
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
PN结反向偏置—— 当外加直流电压使PN结N型半 导体的一端的电位高于P型半导体一端的电位时， 称PN结反向偏置，简称反偏。
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模拟电子技术基础
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S
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模拟电子技术基础
(1) 在浓度差的作用下，电子从 N区向P区扩散。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
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P
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模拟电子技术基础
(2) 在浓度差的作用下，空穴从 P区向N区扩散。
d. np× nn=K(T)
e. 因电子带负电，称这种半导体为N(negative)型或 电子型半导体。
f. 因掺入的杂质给出电子，又称之为施主杂质。
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模拟电子技术基础
(2)
P型半导体 +4 +4 +4
B
+4 +4 +4
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在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼等。
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小结空穴浓度空穴浓度np电子浓度nn电子浓度上页下页返回温度t一定时npnnktkt与温度有关的常数模拟电子技术基础在外电场作用下444u上页下页返回444444模拟电子技术基础电子运动形形成电子电流444u上页下页返回444444模拟电子技术基础444u上页下页返回444444模拟电子技术基础444u上页下页返回444444模拟电子技术基础444u上页下页返回444444模拟电子技术基础444u上页下页返回444444模拟电子技术基础444u价电子填补空穴而使空穴移动动形成空穴电流形成上页下页返回444444模拟电子技术基础半导体导电机理动画演示上页下页返回模拟电子技术基础1在半导体中有两种载流子这就是半导体和金属导电原理的本质区别小结带正电的空穴带负电的自由电子上页下页返回a
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模拟电子技术基础
形成内电场 -
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P
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内电场方向
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模拟电子技术基础
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P
E内
N
E
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PN结正向偏置
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模拟电子技术基础
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PN结变窄 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + E
R
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P
S
E内
N
多子进行扩散 PN结呈现低阻、导通状态
内电场被削弱
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P
N
在浓度差的作用下，两边多子互相扩散。在P区和N区 交界面上，留下了一层不能移动的正、负离子。
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模拟电子技术基础
空间电荷层 -
即PN结 + + + + + + + + + + + +
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P
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模拟电子技术基础
PN结正偏动画演示
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模拟电子技术基础
2．PN结反向偏置 -
PN结变宽 + + + + + + E PN结呈现高 阻、截止状态
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+ + + + + +
+ + + + + + R
+ + + + + +
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P
S 不利多子扩散 有利少子漂移
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+4 B
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模拟电子技术基础
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出 现 了 一 个 空 位
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+4 空穴
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+4 负离子
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半导体中产生了大量的空穴和负离子 -
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模拟电子技术基础
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+4 电子空穴 复合，成 对消失 +4
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模拟电子技术基础
电子和空穴产生过程动画演示
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模拟电子技术基础
小结
本征激发使空穴和自由电子成对产生。
相遇复合时，又成对消失。 空穴浓度（np)=电子浓度(nn) 温度T一定时 np× nn=K(T) K(T) —— 与温度有关的常数
模拟电子技术基础
1
半导体二极管及其应用 1.1 PN结
导体
半导体 绝缘体
1.1.1 PN结的形成 物体根据其导电能力（电阻率）分
半导体 —— 导电能力介于导体和绝缘体之间
最常用的半导体材料 硅 锗
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模拟电子技术基础
原子结构示意图
+14 Si
2
8
4
+32 Ge
2
8 18 4
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硅原子结构示意图
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模拟电子技术基础
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半导体二极管的类型 硅管
(1) 按使用的半导体材料不同分为
锗管 平面型 (2) 按结构形式不同分为
点接触型
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1.2.2
半导体二极管的伏安特性