半导体二极管课件整流.ppt
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半导体区别于 导体的一个 重要特点。
由于热激发而在晶体中出现电子空穴对 的现象，称为本征激发。
2020/5/29
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本征激发 由于热激发而在晶体中出现电子空穴对的现象
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
2020/5/29
11
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7.1 半导体基础知识
4.掺杂半导体
P型半导体
掺入少量的三价元素 (如硼) 多子—空穴
（即：内电场） 内电场的方向由 N区指向 区P 。 内电场 的建立，对多数载流子的 扩散起削弱作用， 对少子的 漂移起增强作用， 当这两种运动达到动态平衡时，就形成了 PN结。
17 2020/5/29
7.1 半导体基础知识
空间电荷
P
区变窄
N
-- -- ++ ++
-- -- ++ ++
-- -- ++ ++
1
第7章 常用半导体器件
7.1 PN结和半导体二极管………………143 7.1.1 PN结…………………………144 7.1.2 半导体二极管………………144 7.1.3 特殊二极管 7.1.4 二极管整流滤波电路 7.1.5 稳压二极管简单稳压电路
2020/5/29 2
第7章 常用半导体器件
➢掺入杂质后，虽然形成了N型或P型半导体，但整个 半导体晶体仍然呈电中性。
15 2020/5/29
7.1 半导体基础知识
5. PN结及其单向导电性
在一块纯净的半导体中，通过特殊工艺，使它的一边成为 P型半导体，另一边成为N型半导体，则两种半导体的交 界面上就形成了一个具有特殊性能的薄层——PN结。
P区
N区
P区
N区
半导 体器
件的
－－ － － ＋ ＋ ＋ ＋
－－ － － ＋ ＋ ＋ ＋
核心
－－－－ ＋＋＋＋
－－－－ ＋＋＋＋
－－－－ ＋＋＋＋
－－－－ ＋＋＋＋
内电场
PN结
16 2020/5/29
PN 结的形成过程：
PN结形成的过程中，
P型半导体中的多数载流子由 P向 N区进行扩散，
N型半导体中的多数载流子由 N向 区P 进行扩散。 扩散的结果使它们的交界处建立起一个 空间电荷，区
11级模具(1)班 共60学时
第1章 直流电路 第2章 交流电路 第3章 磁路和变压器 第4章 直流电机 第5章 交流异步电动机和控制电机 第6章 常用电动机控制电路 第7章 常用半导体器件 第8章 基本放大电路 第9章 集成运算放大器及其应用 第10章 直流稳压电源 第11章 数字电子技术基础 第12章 组合逻辑电路 第13章 时序逻辑电路 2020/5/29 第14章 电工电子技术的计算机辅助分析与设计
＋
5 2020/5/29
7.1 半导体基础知识
2.半导体的性质
• 掺杂性（杂敏性）——指半导体对掺入杂质很敏感。
• 热敏性——指半导体对温度变化很敏感，
•
如：热敏电阻。
• 光敏性——指半导体受光照射时，电阻率显著减小，
•
如：光敏二极管、光电三极管、光敏电阻。
半导体材料的独特性能， 是由半导体内部的导电机理决定的。
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二极管的单向导电性
I
2020/5/29
Βιβλιοθήκη Baidu
只要给二极管加上 正向电压就能导通吗？
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2.二极管的伏安特性 (Pag163)
二极管两端的电压及流过它的电流的关系。
只要给二极管加上 正向电压就能导通吗？
伏安特性曲线
反向击 穿电压
I (mA )
N型半导体——在本征半导体中掺入少量的五价元素 （如磷），就形成了N型半导体。
+4
+4
+4
+4
+54
+4
+4
+4
+4
多子——自由电子 少子——空穴
14 2020/5/29
7.1 半导体基础知识
➢无论是N型半导体还是P型半导体，其中多子和少子 的移动都能形成电流。但是，由于多子的数量远远大 于少子的数量，因此起主要导电作用的是多数载流子。 ➢一般可近似认为多数载流子的数量与掺入杂质的浓 度是相等的。
N型半导 体
掺入少量的五价元素 (如磷) 多子—自由电子
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7.1 半导体基础知识
P型半导体——在本征半导体中掺入少量的三价元素 （如硼），就形成了P型半导体。
+4
+4
+4
+4
+34
+4
+4
+4
+4
多子——空穴 少子——自由电子
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7.1 半导体基础知识
原子核
半导体的原子结构
原子核
电子 电子
2020/5/29
8
开 始第 一回 退前 进 最 后 返 回 帮 助 退 出
+4
+4
+4
+4
+4
+4
晶格结 构
+4
+4
共价键
+4
2020/5/29
晶体中，每个原子都和周围的4个原子通过 共价键的形式，紧密联系在一起。
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7.1 半导体基础知识
在一定的温度或光照的激发下，有些价电子获得 足够的能量可以挣脱共价键的束缚，成为自由电子， 同时原来的共价键中就留下了一个空位，称为空穴。
6 2020/5/29
7.1 半导体基础知识
3.本征半导体
最常用的半导体为硅（Si）和锗（Ge），它们的共同 特征是四价元素，即每个原子最外层为4个电子。
半导体中的原子是按照一定的规律
＋4
整齐地排列着，呈晶体结构。
硅和锗的原子结构简化模型
纯净的且具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。
7 2020/5/29
2020/5/29
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第7章 常用半导体器件
7.1 半导体基础知识
1.自然界的物质，按导电能力分，
分为
导体：金、银、铜、铁、铝…… 半导体：硅、锗、硒……
绝缘体：橡胶、陶瓷……
＋
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7.1 半导体基础知识
物质按导电能力强弱可分为导体、绝缘体和半导体 。
自然界的一切物质是由分子和原子组成的。 原子＝原子核（＋）＋电子（－）
-- -- ++ ++
-- -- ++ ++
IF
内电场
外电场
P
空间电荷区加宽
N
-- -- ++ ++
-- -- ++ ++
-- -- ++ ++
-- -- ++ ++
-- -- ++ ++
IR
内电场
外电场
2020/5/29
加正向电压时
加反向电压时
PN结“正向导通，反向截至”的特性，
说明PN结具有“单向导电性” 18
7.1.2 二极管及其特性
1.二极管 Diode
整流二极管
LED 普通二极管
开关二极管
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下页
7.1.2 二极管及其特性
1.二极管 Diode
在PN结上引出两个电极并加上管壳就形成了 半导体二极管。 二极管的正极称为阳极，与P区相连； 负极称为阴极，与N区相连。
+ D
-
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由于热激发而在晶体中出现电子空穴对 的现象，称为本征激发。
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本征激发 由于热激发而在晶体中出现电子空穴对的现象
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7.1 半导体基础知识
4.掺杂半导体
P型半导体
掺入少量的三价元素 (如硼) 多子—空穴
（即：内电场） 内电场的方向由 N区指向 区P 。 内电场 的建立，对多数载流子的 扩散起削弱作用， 对少子的 漂移起增强作用， 当这两种运动达到动态平衡时，就形成了 PN结。
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7.1 半导体基础知识
空间电荷
P
区变窄
N
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-- -- ++ ++
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第7章 常用半导体器件
7.1 PN结和半导体二极管………………143 7.1.1 PN结…………………………144 7.1.2 半导体二极管………………144 7.1.3 特殊二极管 7.1.4 二极管整流滤波电路 7.1.5 稳压二极管简单稳压电路
2020/5/29 2
第7章 常用半导体器件
➢掺入杂质后，虽然形成了N型或P型半导体，但整个 半导体晶体仍然呈电中性。
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7.1 半导体基础知识
5. PN结及其单向导电性
在一块纯净的半导体中，通过特殊工艺，使它的一边成为 P型半导体，另一边成为N型半导体，则两种半导体的交 界面上就形成了一个具有特殊性能的薄层——PN结。
P区
N区
P区
N区
半导 体器
件的
－－ － － ＋ ＋ ＋ ＋
－－ － － ＋ ＋ ＋ ＋
核心
－－－－ ＋＋＋＋
－－－－ ＋＋＋＋
－－－－ ＋＋＋＋
－－－－ ＋＋＋＋
内电场
PN结
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PN 结的形成过程：
PN结形成的过程中，
P型半导体中的多数载流子由 P向 N区进行扩散，
N型半导体中的多数载流子由 N向 区P 进行扩散。 扩散的结果使它们的交界处建立起一个 空间电荷，区
11级模具(1)班 共60学时
第1章 直流电路 第2章 交流电路 第3章 磁路和变压器 第4章 直流电机 第5章 交流异步电动机和控制电机 第6章 常用电动机控制电路 第7章 常用半导体器件 第8章 基本放大电路 第9章 集成运算放大器及其应用 第10章 直流稳压电源 第11章 数字电子技术基础 第12章 组合逻辑电路 第13章 时序逻辑电路 2020/5/29 第14章 电工电子技术的计算机辅助分析与设计
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7.1 半导体基础知识
2.半导体的性质
• 掺杂性（杂敏性）——指半导体对掺入杂质很敏感。
• 热敏性——指半导体对温度变化很敏感，
•
如：热敏电阻。
• 光敏性——指半导体受光照射时，电阻率显著减小，
•
如：光敏二极管、光电三极管、光敏电阻。
半导体材料的独特性能， 是由半导体内部的导电机理决定的。
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二极管的单向导电性
I
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Βιβλιοθήκη Baidu
只要给二极管加上 正向电压就能导通吗？
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2.二极管的伏安特性 (Pag163)
二极管两端的电压及流过它的电流的关系。
只要给二极管加上 正向电压就能导通吗？
伏安特性曲线
反向击 穿电压
I (mA )
N型半导体——在本征半导体中掺入少量的五价元素 （如磷），就形成了N型半导体。
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+4
+54
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+4
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多子——自由电子 少子——空穴
14 2020/5/29
7.1 半导体基础知识
➢无论是N型半导体还是P型半导体，其中多子和少子 的移动都能形成电流。但是，由于多子的数量远远大 于少子的数量，因此起主要导电作用的是多数载流子。 ➢一般可近似认为多数载流子的数量与掺入杂质的浓 度是相等的。
N型半导 体
掺入少量的五价元素 (如磷) 多子—自由电子
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7.1 半导体基础知识
P型半导体——在本征半导体中掺入少量的三价元素 （如硼），就形成了P型半导体。
+4
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+34
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+4
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多子——空穴 少子——自由电子
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7.1 半导体基础知识
原子核
半导体的原子结构
原子核
电子 电子
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开 始第 一回 退前 进 最 后 返 回 帮 助 退 出
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晶格结 构
+4
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共价键
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晶体中，每个原子都和周围的4个原子通过 共价键的形式，紧密联系在一起。
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7.1 半导体基础知识
在一定的温度或光照的激发下，有些价电子获得 足够的能量可以挣脱共价键的束缚，成为自由电子， 同时原来的共价键中就留下了一个空位，称为空穴。
6 2020/5/29
7.1 半导体基础知识
3.本征半导体
最常用的半导体为硅（Si）和锗（Ge），它们的共同 特征是四价元素，即每个原子最外层为4个电子。
半导体中的原子是按照一定的规律
＋4
整齐地排列着，呈晶体结构。
硅和锗的原子结构简化模型
纯净的且具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。
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第7章 常用半导体器件
7.1 半导体基础知识
1.自然界的物质，按导电能力分，
分为
导体：金、银、铜、铁、铝…… 半导体：硅、锗、硒……
绝缘体：橡胶、陶瓷……
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7.1 半导体基础知识
物质按导电能力强弱可分为导体、绝缘体和半导体 。
自然界的一切物质是由分子和原子组成的。 原子＝原子核（＋）＋电子（－）
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IF
内电场
外电场
P
空间电荷区加宽
N
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IR
内电场
外电场
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加正向电压时
加反向电压时
PN结“正向导通，反向截至”的特性，
说明PN结具有“单向导电性” 18
7.1.2 二极管及其特性
1.二极管 Diode
整流二极管
LED 普通二极管
开关二极管
2020/5/29
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7.1.2 二极管及其特性
1.二极管 Diode
在PN结上引出两个电极并加上管壳就形成了 半导体二极管。 二极管的正极称为阳极，与P区相连； 负极称为阴极，与N区相连。
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