《半导体二极管》PPT课件 (3)

第1章 半导体二极管
三、PN结及单向导电性
1、 PN 结的形成
在同一片半导体基片上，分别制造P 型 半导体和N 型半导体，经过载流子的扩散，
号。
用于传递、加工和处理模拟信 号的电路称为模拟电路，其器件称模拟
器件。
模拟电路教学内容
半导体器件基础；基本放 大电路；集成运算放大电路；电路 中负反馈技术；信号的运算和处理； 波形产生与变换；功率电子电路和 直流稳压电源等。
第一章 半导体二极管及电路分析
基本要求： 1.正确理解基本概念：半导体、载流子、PN结
半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘 体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓 和一些硫化物、氧化物等。
第1章 半导体二极管
半导体的特点
半导体导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它 物质的特点。
1、当受外界热和光的作用时，它的导电能 力明显变化。 2、往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使 它的导电能力明显改变。 3、自由电子和空穴两种载流子。
➢ 本征半导体的导电性能跟温度有十分密切的 关系。常温下，电子-空穴对仅为三万亿分子 一。
二、 杂质半导体
第1章 半导体二极管
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。
硅和锗的晶体结 构：
第1章 半导体二极管
硅和锗的共价键结构
+4表示除 去价电子 后的原子
+4
+4
+4
+4
共价键共 用电子对
第1章 半导体二极管
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。
+4
+4
+4
+4
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。
一、 本征半导体
1、本征半导体的结构特点
第1章 半导体二极管
现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们 的原子结构如下：最外层电子（价电子）都是四个。
Ge
Si
通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。
第1章 半导体二极管
在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点 阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其 它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的 原子之间形成共价键，共用一对价电子。
2、本征半导体的导电机理
第1章 半导体二极管
（1）载流子、自由电子和空穴
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。
在常温下，由于热激发，使一些价电子获 得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电 子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。
硼原子
P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。
第1章 半导体二极管
三、杂质半导体的示意表示法
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
P 型半导体
N 型半导体
杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。 但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。 近似认为多子与杂质浓度相等。
2、P 型半导体
第1章 半导体二极管
在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼
（或铟），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， 空穴
产生一个空穴。这个空穴 可能吸引束缚电子来填补，
+4
+4
使得硼原子成为不能移动
的带负电的离子。由于硼
+3
+4
原子接受电子，所以称为 受主原子。
第1章 半导体二极管
（3）复合现象： 电子和空穴在移动中相遇而成对消失的
现象 。
第1章 半导体二极管
特点：
➢ 本征半导体的导电性能很差。如果没有自由 电子，几乎是绝缘体。
➢ 晶体共价键中的电子在外界光照或加热等情 况下，很容易得到能量而脱离共价键的束缚 成为自由电子。同时在共价键中留下空穴。 由于空穴具有俘获自由电子的能力。所以也 是导电粒子。
多余 电子
磷原子
+4 +4 +5 +4
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第1章 半导体二极管
N 型半导体中
的载流子是什 么？
•由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。 •本征半导体中成对产生的电子和空穴。
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）。
第1章 半导体二极管
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
空穴和电子是成对的。
第1章 半导体二极管
（2）电子电流和空穴电流 当存在电场时，出现自由电子移动产生的 电流——电子电流
空穴移动产生的电流——空穴电流
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。
模拟电子技术基础
主 讲 刘晓军
前言
电子技术是一门研究电子器件及其应用的科学。
•按信号性质分：模拟电子，数字电子。 •按频率分：高频电子，低频电子。 •按线性分：线性电子，非线性电子。 本学期为模拟低频部分（通常1Mhz以下）。
在模模拟拟电子特技点术中,加工和处理
的信号是模拟信号,这类信号的特点是 在时间上和幅度上都是连续变化，在生 产和生活中所接触到的几乎全是这种信
及二极管单向导电性的机理。 2.熟练掌握极二管的外特性（伏安特性曲线）。 3.熟练掌握二极管的模型及二极管电路的分析。 4.熟悉二极管的主要参数。
第1章 半导体二极管
§1.1 半导体的基本知 识
导 体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金 属一般都是导体。
绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡 皮、陶瓷、塑料和石英。
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。
第1章 半导体二极管
1、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。