ch4半导体二极管、三极管和场效应管PPT课件

长
又失去多子，耗尽层宽，E
沙 理
内电场E
工 大
P型半导体 耗尽层 N型半导体
学
计
－ － －－
++ ++
算
机
通 信
－ － －－
++ ++
工
程 学
－ － －－
++ ++
院
制
多子扩散电流
作
少子漂移电流
动态平衡： 扩散电流 ＝ 漂移电流 总电流＝0
第 1-17 页
前一页
下一页
退出本章
17
4.1 PN结
3. PN结的单向导电性
长 沙
多子浓度差 多子的扩散 形成空间电荷区
理 工
形成内电场 阻止多子扩散，促使少子漂移。
大 学
内电场E
计
算 机
P型半导体 空间电荷区 N型半导体
通
信 工
－ － －－
++ ++
程
学 院
－ － －－
++ ++
制
作
－ － －－ + + + +
耗尽层
第 1-15 页
多子扩散电流
前一页
下一页
退出本章
15
4.1 PN结
(1) 加正向电压（正偏）——电源正极接P区，负极接N区
长
外电场的方向与内电场方向相反。
沙
理 工
外电场削弱内电场 →耗尽层变窄 →扩散运动＞漂移运动
大
学 计
→多子扩散形成正向电流I F
算 机
P型半导体 空间电荷区 N型半导体
通
信
－ － －－
++ ++
工
程 学
－ － －－
++ ++
院 制 作
－
－
－ －正向电流 + +
第 1-5 页
前一页
下一页
退出本章
5
4.1 PN结
说明：
长
沙 理
1） 由本征激发产生的自由电子——空穴对很少
工
大
学
计
算 机
2）本征激发受温度的影响很大，温度每上升1
通 信
度，自由电子——空穴的数目增大一倍。
工
程
学
院
制
作
第 1-6 页
前一页
下一页
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
退出本章
6
4、两种载流子
长 沙
载流子：运载电流的粒子
第 1-11 页
前一页
下一页
退出本章
11
4.1 PN结
2、P型半导体
在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。
长 沙
硅原子
理 工
+4
大
学 计
空穴
算
机 通
+4
信
工
程 硼原子
学
院 制
+4
作
+4 +4 +3 +4 +4 +4
电子空穴对
空穴
P型半导体
－ － －－
－ － －－
－ － －－
多数载流子—— 空穴 少数载流子——自由电子
2） 漂移运动
内电场E
长
沙 理
P型半导体 空间电荷区 N型半导体
工
大 学
－ － －－ + + + +
计
算
机 通
－ － －－ + + + +
信
工
程 学
－ － －－ + + + +
院
制
作
耗尽层
少子漂移电流
第 1-16 页
前一页
下一页
退出本章
16
4.1 PN结
少子飘移
补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，E
多子扩散
本章重点和考点：
长
沙 理
1.二极管的单向导电性、稳压管的原理。
工
大
学
计 算
2.三极管的电流放大原理，
机 通
如何判断三极管的管型 、管脚和管材。
信
工
程
学
院 制
3.场效应管的分类、工作原理和特性曲线。
作
1
4.1 PN结
1、什么是半导体
长
绝缘体<导电能力<导体
沙
理 工
2、半导体的特点
大
学 计
热敏性： T 导电能力
算
机
光敏性： 光照 导电能力
通
信 工
掺杂后： 导电能力
程
学
院
制
作
第 1-2 页
前一页
下一页
退出本章
2
4.1 PN结
3. 本征半导体
纯净半导体被称为本征半导体。
长
沙
理
典型的半导体是硅Si和锗Ge，它们都是4价元素。
工
大
学
计
算
机
通
信 工
si
程
GG ee
+ 44
学
院
制
作
硅和锗最外层轨道上的
硅原子
锗原子 四个电子称为价电子。
工 程
与空穴就维持在某一浓度。
学
院
制
作
8
4.1 PN结
小结：
长
沙
理 工
1、半导体材料中，自由电子和空穴都是载流子
大
学
计 算
2、在本征半导体中本征激发产生的电子——空
机 通
穴对很少，因而电路中产生的电流很小，但对温
信
工 程
度敏感。
学
院
制 作
3、本征半导体中同时存在两种导电现象，电子
导电和空穴导电，流过外电路的电流为电子电流
原子位置
院
制
作➢在 室 温 下
共价键
就可以激发
+4
+4
+4
成自由电子
第 1-10 页
前一页
下一页
退出本章
10
4.1 PN结
2）多子与少子
长
沙
理 工
多数载流子——自由电子，
大 学
主要由掺杂产生。
计
算
机
通
信
工 程
少数载流子——空穴，由
学 院
本征激发产生。
制
作
电子空穴对 自由电子 N型半导体
++ + + ++ + + ++ + +
＋空穴电流：I = IN + IP
第 1-9 页
前一页
下一页
退出本章
9
4.1 PN结
在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半导体。
1、N型半导体
长 沙
1） 构成
理 工
在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，砷等，称为N
大 学
型半导体。
计
算
+4
+4
+4
机 通
掺入五价
信 工
原子占据Si
程 学
+4
+4
+4
理
+4
+4
工
大
学
计 算
空穴
机 通
+4
+4
信
工
程
学
院
制
+4
+4
作
+4 自由电子
+4 +4
自由电子 带负电荷 电子流
两种载流子
空穴 带正电荷 空穴流
总电流
第 1-7 页
前一页
下一页
退出本章
7
5、复合
长
沙 理
自由电子失去能量又与共价键中的空穴结合
工
大
学
计
算
机 通
当本征激发核复合达到动态平衡时，自由电子
信
下一页
退出本章
4
2）、本征激发
T
当温度升高或受到光的照
长
沙 理
射时，束缚电子能量增高
工
大 学
，有的电子可以挣脱原子
计
算 机
核的束缚，而参与导电，
通 信
成为自由电子。
工
程
学 自由电子产生的同时，在
院
制 作
其原来的共价键中就出现
了一个空位，称为空穴。
+4
+4
空穴
+4
+4
+4
自由电子 +4
+4
+4
+4
这种现象就称为本征激发
第 1-12 页
前一页
下一页
退出本章
12
4.1 PN结
杂质半导体的示意图
多子—空穴
多子—电子
长 沙
P型半导体
理
工 大
－ － －－
学
计 算
－ － －－
机
通
信 工
－ － －－
程
学
院
制 少子—电子
作
N型半导体 ++ + + ++ + + ++ ++
少子—空穴
少子浓度——与温度有关
多子浓度——与温度无关，取决于掺杂浓度
第 1-3 页
前一页
下一页
退出本章
3
4.1 PN结
1）本征半导体的共价键结构
长
沙
理
+4
工
大
学
计
算
机 通
+4
信
工
程
学
院 制
+4
作
在绝对温度T=0K时，
+4
+ 4 所有的价电子都被共价键紧
紧束缚在共价键中，不会成
+4
+ 4 为自由电子
+4
+4
因此本征半导体的导 电能力很弱，接近绝缘体
第 1-4 页
前一页
第 1-13 页
前一页
下一页
退出本章
13
4.1 PN结
1 . PN结的形成
长 沙
P型半导体
理
工 大
－ － －－
学
计
算 机
－ － －－
通
信
工 程
－ － －－
学
院
制
作
N型半导体 ++ ++ ++ ++ ++ ++
第 1-14 页
前一页
下一页
退出本章
14
4.1 PN结
2 . PN结中的载流子运动
1） 扩散运动