1 半导体及二极管ppt课件

PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较 大的正向扩散电流；简称正偏。 PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很 小的反向漂移电流；简称反偏。
由此可以得出结论：
PN结具有单向导电性。
1.2.4 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。
+ + + + + +
扩散和漂移 这一对相反的 运动最终达到 动态平衡，空 间电荷区的厚 度固ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ不变。
浓度差 形成空间电荷区
多子的扩散运动 扩散的结果使 空间电荷区变宽。
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，或阻挡层等
PN 结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较 大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。
2. PN 结加反向电压（反向偏置） P接负、N接正
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + +
P
内电场 外电场
N
–
1.1.2 半导体的共价键结构
硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构
1.1.3 本征半导体
完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征 半导体。
价电子 Si Si
Si 共价健 晶体中原子的排列方式
Si
硅单晶中的共价健结构
共价键中的两个电子，称为价电子。
自由电子
本征半导体的导电机理
Si
Si
价电子在获得一定能量（温度 升高或受光照）后，即可挣脱原子 核的束缚，成为自由电子（带负 电），同时共价键中留下一个空位， 称为空穴（带正电）。 本征激发----由于温度升高， 产生电子-空穴对的现象 温度愈高，产生的电子-空穴愈多。
1.2 PN结的形成及特性
1.2.1 载流子的漂移与扩散
1.2.2 PN结的形成 1.2.3 PN结的单向导电性 1.2.4 PN结的反向击穿
1.2.1 载流子的漂移与扩散
漂移： 在电场作用引起载流子的定向运动称为漂移运动。产生 的电流称为漂移电流。 电流方向为正电荷移动的方向，大小与电场成正比。 扩散： 由载流子浓度差引起载流子的定向运动称为扩散运动。 产生的电流称为扩散电流。 电流的方向为由浓度梯度高指向浓度梯度低，大小与浓 度梯度成正比。
N型半导体表示为：
失去一个 电子变为 正离子
磷原子
2. P 型半导体
Si Si
掺入三价元素
空穴 在 P 型半导体中空穴是多 数载流子，自由电子是少数 载流子。
P型半导体表示为：
– Si B
Si
硼原子 接受一个 电子变为 负离子
无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。
1. 在杂质半导体中多子的数量与 a （a. 掺杂浓度、b.温度）有关。 2. 在杂质半导体中少子的数量与 b
热击穿——不可逆 雪崩击穿 齐纳击穿
电击穿——可逆
1.3 二极管
1.3.1 二极管的结构
1.3.2 二极管的伏安特性
1.3.1 半导体二极管的结构
在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极 管。二极管按结构分有点接触型、面接触型两大 类。 (1) 点接触型二极管
PN结面积小，结 电容小，用于检波和 变频等高频电路。
（a. 掺杂浓度、b.温度）有关。 3. 当温度升高时，少子的数量 c （a. 减少、b. 不变、c. 增多）。 4. 在外加电压的作用下，P 型半导体中的电流 a b 主要是 ，N 型半导体中的电流主要是 。
（a. 电子电流、b.空穴电流）
本节中的有关概念
. 本征激发、复合 • 本征半导体、杂质半导体 • N型半导体、P型半导体 • 自由电子、空穴 • 多数载流子、少数载流子
+
P接负、N接正
PN 结变宽
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + +
P
IR
内电场 外电场
N
–
+
内电场被加 强，少子的漂 移加强，由于 少子数量很少， 形成很小的反 向电流。
PN 结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小， 反向电阻较大，PN结处于截止状态。 温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。
1.2.2 PN结的形成
空间电荷区也称 PN 结
少子的漂移运动 内电场越强，漂移运 动越强，而漂移使空间 电荷区变薄。
P 型半导体
－ － － － － －
－ － － － － － － － － － － － － － － － － －
内电场 N 型半导体
+ + + + + + + + + + + +
+ + + + + +
Si
Si
空穴
价电子
复合---自由电子会被空穴吸引，填补回去而成对消失。 温度一定时，电子空穴的数量是常数
当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两 部分电流 (1)自由电子逆着电场运动 电子电流 (2)价电子递补空穴 ，空穴沿着电场移动空穴电流 （3）电子和空穴都可以产生电流：通称为载流子
注意：
1.2.3 PN结的单向导电性
1. PN 结加正向电压（正向偏置） P接正、N接负
PN 结变窄
－－－ － － － －－－ － － － －－－ － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + +
P
IF
+
–
内电场 外电场
N
内电场被 削弱，多子 的扩散加强， 形成较大的 扩散电流。
1.1 半导体的基本知识
1.2 PN结的形成及特性
1.3 半导体二极管
1.4 二极管基本电路及其分析方法
1.1 半导体的基本知识
1.1.1 半导体材料
1.1.2 半导体的共价键结构 1.1.3 本征半导体
1.1.4 杂质半导体
1.1.1 半导体材料
根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分
导体、绝缘体和半导体。 典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。
温度愈高， 载流子的数目愈多, 导电性能也就愈好。 所以，温度对本征半导体器件性能影响很大。
1.1.4
杂质半导体
在常温下即可变 为自由电子
在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）, 形成杂质半导体。
Si Si
p+ Si
Si
多 余 电 子
掺入五价元素
1.N型半导 体
在N 型半导体中 自由电子是多数载 流子，空穴是少数 载流子。
二极管的结构示意图