半导体二极管及其应用电路
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半导体二极管及其应用电路
1.1.2 PN结
(1)雪崩击穿
当反向电压足够高时（一般U>6V） PN结中内电场较强，使参加漂移的载 流子加速，与中性原子相碰，使之价电 子受激发产生新的电子空穴对，又被加 速，而形成连锁反应，使载流子剧增， 反向电流骤增。这种形式的击穿称为雪 崩击穿.
半导体二极管及其应用电路
1.1.2 PN结
反偏时由于PN结变厚, 不能导电的区 域增大,因此,PN结呈现出的反向电阻很 大,流过的反向电流很小,基本为0.
因此, PN结反偏截止.
※PN结的单向导电性: 正偏导通,反偏截止
半导体二极管及其应用电路
1.1.2 PN结
三.PN结的反向击穿特性
反向击穿:当PN结的反偏电压增加到某一 数值时，反向电流急剧增大的现象。 PN结的击穿现象有下列两类： (1) 热击穿:不可逆,应避免 (2) 电击穿:可逆,又分为雪崩击穿和齐纳 击穿.
各用一个价电子组成，称为束缚电子。
价电子
＋4
＋
＋
＋
4
4
4
共价键的
两
个价电子
＋
＋
＋
4
4
4
＋
＋
＋
4
4
4
半导体二极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
（2）本征激发现象
当温度升高或受光照射时，共价键中的价电子获
得足够能量，从共价键中挣脱出来，变成自由电 子；同时在原共价键的相应位置上留下一个空位， 这个空位称为空穴,电子-空穴对就形成了.
半导体二极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
三、杂质半导体
在本征半导体中加入微量杂质，可使其导电性 能显著改变。根据掺入杂质的性质不同，杂质半 导体分为两类：电子型（N型）半导体和空穴型 （P型）半导体。
（1） P型半导体--掺入微量的三价元素（如硼）
+
+
+
4
4
4
+
+
+
4
3 硼原子4
+
+
+
1.1.2 PN结
(2)齐纳击穿
当PN结加上正向电压，即P区接电源正极(高电
位)，N区接电源负极(低电位)。此时，称PN结加正
向偏置电压，简称“正偏”.
P
变薄
N
空穴 (多数)
IF
内电场
外电场
电子 (多数)
R
半导体二极管及其应用电路
1.1.2 PN结
正偏时由于PN结变薄,空间电荷区 消失(外加电场足够大),能导电的区域 增大,因此,PN结呈现出的正向电阻小, 流过的正向电流大.
1.1.2 PN结
一．PN结的形成
在一块本征半导体的两边,分别形
成P型和N型半导体,在两种载流子交界
处会出现载流子的相对运动.
扩散运动-多数载流子因浓度上的
差异而形成的运动.
P区
N区
半导体二极管及其应用电路
1.1.2 PN结
扩散的结果使P区和N区原来的电中性被破坏， 在交界面靠近P区一侧留下了不能移动的负离子，靠 近N区一侧留下了等量的正离子。P区和N区交界面 两侧形成的正、负离子薄层，称为空间电荷区,其中 无载流子。由于空间电荷区的出现，建立了PN结的 内电场。
半导体二极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
二、本征半导体
半导体按其是否掺入杂质来划分， 又可分为：本征半导体和杂质半导体。
完全纯净的、结构完整的半导体晶 体称为本征半导体。
在绝对0K（-273oC），本征半导体 基本不导电。
半导体二极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
（1）本征半导体的原子结构及共价键 共价键内的两个电子由相邻的原子
因此, PN结正偏导通.
半导体二极管及其应用电路
1.1.2 PN结
（2）外加反向电压—反偏
当PN结加上反向电压，即P区接电源负极(低电 位)，N区接电源正极(高电位)。此时，称PN结加反 向偏置电压，简称“反偏”.
N
变厚
空穴 (少数) R
内电场 外电场
P 电子 (少数)
IR≈0
半导体二极管及其应用电路
4
4 半导体二4极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
因此,+3价元素原子获得一个电子, 成为一个不能移动的负离子，而半导 体仍然呈现电中性。
➢ P型半导体的特点： • 多数载流子为空穴； • 少数载流子为自由电子。
半导体二极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
（2） N型半导体--掺入微量的五价元 素(如磷)
＋4
＋4
c
＋4
＋4
b
＋4
＋4
a
共价键的 两个价电 子
自由电子
＋4
＋4
＋4
空穴
半导体二极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
在外电场或其他能源的作用下，邻近的 价电子和空穴产生相对的填补运动。这样， 电子和空穴就产生了相对移动，它们的运 动方向相反，而形成的电流方向是一致的。
由此可见，本征半导体中存在两种载流 子：自由电子和空穴，而导体中只有一种 载流子：自由电子，这是半导体与导体的 一个本质区别。
＋
＋ N型＋半导体:
4
4
4
多子自由-电自子 由电子
＋ 4
＋ 5
少子＋ 4 -空穴
磷原子
＋
＋
＋
4
4
4
半导体二极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
注意：
❖杂质半导体中的多数载流子的浓度与 掺杂浓度有关；而少数载流子是因本 征激发产生，因而其浓度与掺杂无关， 只与温度等激发因素有关.
半导体二极管及其应用电路
常见的半导体材料是硅(Si)和锗 (Ge),它们都是+4价元素.
硅的热稳定性比锗好.
半导体二极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
一、半导体的特点
1.热敏性 2.光敏性 3.掺杂性
温度、光照、是否掺入杂质元素这三 方面对半导体导电性能强弱影响很大。 当半导体温度升高、光照加强、掺入杂 质元素，其导电能力将大大增强。
漂移运动-内电场的作用使载流子发生的运动.
P区
空间电荷区(耗
N区
尽区\势垒区)
半内导电体场二极管及其应用电路
1.1.2 PN结
当扩散和漂移两种相反作用的运 动达到动态平衡时，形成的稳定空间 电荷区就叫做PN结。
P区N区Biblioteka PN结半导体二极管及其应用电路
1.1.2 PN结
二．PN结的单向导电性
（1）外加正向电压—正偏
半导体二极管及其应用电路
主要内容： 1.1 半导体的基础知识 1.2 半导体二极管 1.3 特殊二极管 1.4 半导体二极管的应用 1.5 小结
半导体二极管及其应用电路
1.1 半导体基础知识
1.1.1 半导体的导电特性 1.1.2 PN结
半导体二极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
自然界中的各种物质按其导电性 能的不同可划分为：导体、半导体和 绝缘体。半导体的导电性能介于导体 和绝缘体之间.
1.1.2 PN结
(1)雪崩击穿
当反向电压足够高时（一般U>6V） PN结中内电场较强，使参加漂移的载 流子加速，与中性原子相碰，使之价电 子受激发产生新的电子空穴对，又被加 速，而形成连锁反应，使载流子剧增， 反向电流骤增。这种形式的击穿称为雪 崩击穿.
半导体二极管及其应用电路
1.1.2 PN结
反偏时由于PN结变厚, 不能导电的区 域增大,因此,PN结呈现出的反向电阻很 大,流过的反向电流很小,基本为0.
因此, PN结反偏截止.
※PN结的单向导电性: 正偏导通,反偏截止
半导体二极管及其应用电路
1.1.2 PN结
三.PN结的反向击穿特性
反向击穿:当PN结的反偏电压增加到某一 数值时，反向电流急剧增大的现象。 PN结的击穿现象有下列两类： (1) 热击穿:不可逆,应避免 (2) 电击穿:可逆,又分为雪崩击穿和齐纳 击穿.
各用一个价电子组成，称为束缚电子。
价电子
＋4
＋
＋
＋
4
4
4
共价键的
两
个价电子
＋
＋
＋
4
4
4
＋
＋
＋
4
4
4
半导体二极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
（2）本征激发现象
当温度升高或受光照射时，共价键中的价电子获
得足够能量，从共价键中挣脱出来，变成自由电 子；同时在原共价键的相应位置上留下一个空位， 这个空位称为空穴,电子-空穴对就形成了.
半导体二极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
三、杂质半导体
在本征半导体中加入微量杂质，可使其导电性 能显著改变。根据掺入杂质的性质不同，杂质半 导体分为两类：电子型（N型）半导体和空穴型 （P型）半导体。
（1） P型半导体--掺入微量的三价元素（如硼）
+
+
+
4
4
4
+
+
+
4
3 硼原子4
+
+
+
1.1.2 PN结
(2)齐纳击穿
当PN结加上正向电压，即P区接电源正极(高电
位)，N区接电源负极(低电位)。此时，称PN结加正
向偏置电压，简称“正偏”.
P
变薄
N
空穴 (多数)
IF
内电场
外电场
电子 (多数)
R
半导体二极管及其应用电路
1.1.2 PN结
正偏时由于PN结变薄,空间电荷区 消失(外加电场足够大),能导电的区域 增大,因此,PN结呈现出的正向电阻小, 流过的正向电流大.
1.1.2 PN结
一．PN结的形成
在一块本征半导体的两边,分别形
成P型和N型半导体,在两种载流子交界
处会出现载流子的相对运动.
扩散运动-多数载流子因浓度上的
差异而形成的运动.
P区
N区
半导体二极管及其应用电路
1.1.2 PN结
扩散的结果使P区和N区原来的电中性被破坏， 在交界面靠近P区一侧留下了不能移动的负离子，靠 近N区一侧留下了等量的正离子。P区和N区交界面 两侧形成的正、负离子薄层，称为空间电荷区,其中 无载流子。由于空间电荷区的出现，建立了PN结的 内电场。
半导体二极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
二、本征半导体
半导体按其是否掺入杂质来划分， 又可分为：本征半导体和杂质半导体。
完全纯净的、结构完整的半导体晶 体称为本征半导体。
在绝对0K（-273oC），本征半导体 基本不导电。
半导体二极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
（1）本征半导体的原子结构及共价键 共价键内的两个电子由相邻的原子
因此, PN结正偏导通.
半导体二极管及其应用电路
1.1.2 PN结
（2）外加反向电压—反偏
当PN结加上反向电压，即P区接电源负极(低电 位)，N区接电源正极(高电位)。此时，称PN结加反 向偏置电压，简称“反偏”.
N
变厚
空穴 (少数) R
内电场 外电场
P 电子 (少数)
IR≈0
半导体二极管及其应用电路
4
4 半导体二4极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
因此,+3价元素原子获得一个电子, 成为一个不能移动的负离子，而半导 体仍然呈现电中性。
➢ P型半导体的特点： • 多数载流子为空穴； • 少数载流子为自由电子。
半导体二极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
（2） N型半导体--掺入微量的五价元 素(如磷)
＋4
＋4
c
＋4
＋4
b
＋4
＋4
a
共价键的 两个价电 子
自由电子
＋4
＋4
＋4
空穴
半导体二极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
在外电场或其他能源的作用下，邻近的 价电子和空穴产生相对的填补运动。这样， 电子和空穴就产生了相对移动，它们的运 动方向相反，而形成的电流方向是一致的。
由此可见，本征半导体中存在两种载流 子：自由电子和空穴，而导体中只有一种 载流子：自由电子，这是半导体与导体的 一个本质区别。
＋
＋ N型＋半导体:
4
4
4
多子自由-电自子 由电子
＋ 4
＋ 5
少子＋ 4 -空穴
磷原子
＋
＋
＋
4
4
4
半导体二极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
注意：
❖杂质半导体中的多数载流子的浓度与 掺杂浓度有关；而少数载流子是因本 征激发产生，因而其浓度与掺杂无关， 只与温度等激发因素有关.
半导体二极管及其应用电路
常见的半导体材料是硅(Si)和锗 (Ge),它们都是+4价元素.
硅的热稳定性比锗好.
半导体二极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
一、半导体的特点
1.热敏性 2.光敏性 3.掺杂性
温度、光照、是否掺入杂质元素这三 方面对半导体导电性能强弱影响很大。 当半导体温度升高、光照加强、掺入杂 质元素，其导电能力将大大增强。
漂移运动-内电场的作用使载流子发生的运动.
P区
空间电荷区(耗
N区
尽区\势垒区)
半内导电体场二极管及其应用电路
1.1.2 PN结
当扩散和漂移两种相反作用的运 动达到动态平衡时，形成的稳定空间 电荷区就叫做PN结。
P区N区Biblioteka PN结半导体二极管及其应用电路
1.1.2 PN结
二．PN结的单向导电性
（1）外加正向电压—正偏
半导体二极管及其应用电路
主要内容： 1.1 半导体的基础知识 1.2 半导体二极管 1.3 特殊二极管 1.4 半导体二极管的应用 1.5 小结
半导体二极管及其应用电路
1.1 半导体基础知识
1.1.1 半导体的导电特性 1.1.2 PN结
半导体二极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
自然界中的各种物质按其导电性 能的不同可划分为：导体、半导体和 绝缘体。半导体的导电性能介于导体 和绝缘体之间.