半导体二极管及基本电路 半导体的基本知识 PN结的形成及特性 半导体二极管 一极官基本电路方研 特殊二极管
半导体二极管及基本电路 半导体的基本知识 PN结的形成及特性 半导体二极管 特殊二极管 ★二极管基本电路分析
半导体的基本知识 根据物体导电能力(电阻率)的不同,划分为导体、绝缘 体和半导体。 半导体的电阻率为103~109gcm。典型的半导体有硅 Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等 半导体的特点:1)导电能力不同于导体、绝缘体; 2)受外界光和热刺激时电导率发生很大变化—光敏元件、 热敏元件; 3)掺进微量杂质,导电能力显著增加—半导体。 o本征半导体、空穴及其导电作用 O杂质半导体
半导体的基本知识 本征半导体、空穴及其导电作用 杂质半导体 根据物体导电能力(电阻率)的不同，划分为导体、绝缘 体和半导体。 半导体的电阻率为10-3～109 cm。典型的半导体有硅 Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。 半导体的特点：1）导电能力不同于导体、绝缘体； 2）受外界光和热刺激时电导率发生很大变化——光敏元件、 热敏元件； 3）掺进微量杂质，导电能力显著增加——半导体。 半导体的基本知识
半导体的共价键结构 硅和锗是四价元素,在原子最外层轨道上的四 个电子称为价电子。它们分别与周围的四个原子的 价电子形成共价键。 原子按一定规律整齐排列,形成晶体点阵后, 结构图为: 4 4 返回
半导体的共价键结构 硅和锗是四价元素，在原子最外层轨道上的四 个电子称为价电子。它们分别与周围的四个原子的 价电子形成共价键。 原子按一定规律整齐排列，形成晶体点阵后， 结构图为： +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 返回
o本征半导体、空穴及其导电作用 本征半导体——完全纯净的、结构完整的半导体晶体 载流了—可以自由移动的带电粒子。 电导率—与材料单位体积中所含载流子数 有关,载流子浓度越高,电导率越高。 返回
本征半导体、空穴及其导电作用 本征半导体——完全纯净的、结构完整的半导体晶体。 载流子——可以自由移动的带电粒子。 电导率——与材料单位体积中所含载流子数 有关，载流子浓度越高，电导率越高。 返回
◆电子空穴对 当T=0K和无外界激发时,导体中没有栽流子,不导电。当 温度升高或受到光的照射时,价电子能量增高,有的价电子 可以挣脱原子核的束缚,而参与导电,成为自由电子本 证激发。「“ 本征激发 空穴 自由电 自由电子产生的同时,在其原来的共价键中就出现了一个空位, 这个空位为空穴 因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的,称为电 子空穴对。 ⑤返回
电子空穴对 当T=0K和无外界激发时，导体中没有栽流子，不导电。当 温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子 可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子——本 证激发。 自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位， 这个空位为空穴。 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 自由电子 因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为电 子空穴对。 本征激发 动画1-1 空穴 返回
o杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质,可使半导 体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元 素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。 N型半导体(电子型半导体) 在本征半导体中掺入五价的元素(磷、砷、锑)多余电子, 自由电子 成为自由电子 返回
杂质半导体 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 N型半导体（电子型半导体） 在本征半导体中掺入五价的元素(磷、砷、锑 ) 多余电子， 成为自由电子 +5 自由电子 在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导 体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元 素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。 返回 +5
P型半导体(室穴型半导体) 在本征半导体中掺入三价的元素(硼) 空穴 空穴 4 4 返回
+4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +3 P型半导体（空穴型半导体） 在本征半导体中掺入三价的元素（硼） +3 空穴 空穴 返回
N型半导体的多数载流子为电子,少数载流子是空穴; P型半导体的多数载流子为空穴,少数载流子是电子 例:纯净硅晶体中硅原子数为102cm3数量级, 在室稳下,载流子浓度为n→D;=1010数量级, 掺入百万分之一的杂质(1/106),即杂质浓度 为1022(1/106)=1016数量级, 则掺杂后载流子浓度为1016+100,约为101数量级, 比掺杂前载流子增加106,即一百万倍。 返回
N型半导体的多数载流子为电子，少数载流子是空穴； P型半导体的多数载流子为空穴，少数载流子是电子。 例：纯净硅晶体中硅原子数为1022/cm3数量级， 在室稳下，载流子浓度为ni=pi=1010数量级， 掺入百万分之一的杂质（1/10-6），即杂质浓度 为1022*（1/106）=1016数量级， 则掺杂后载流子浓度为1016+1010，约为1016数量级， 比掺杂前载流子增加106，即一百万倍。 返回 10
PN结的形成及特性 日PN结的形成 日PN结的单向导电性
PNPN结的形成及特性 结的形成及特性 PN结的单向导电性 PN结的形成
PN结的形成 在一块本征半导体 P区 N区 两侧通过扩散不同的杂Pe⊙⊙⊙ 质,分别形成N型半导体PA= 和P型半导体。 三价的元素+五价的元素 因浓度差 产生多余空穴订产生多余电子 动画 多子的扩散运动→由杂质离子形成空间电荷区 空间电荷区形成内电场 内电场促使少子漂移内电场阻止多子扩散
PN结的形成 在一块本征半导体 两侧通过扩散不同的杂 质,分别形成N型半导体 和P型半导体。 内电场促使少子漂移 内电场阻止多子扩散 因浓度差 多子的扩散运动 由杂质离子形成空间电荷区 空间电荷区形成内电场 动画 + 三价的元素 + 五价的元素 产生多余空穴 产生多余电子