第1章毕导体二极管及其应用 1.1半导体基本知识 1.2半导体二极管 1.3单向整流滤波电路 1.4稳压二极管及其稳压电路 唐山电大文尿 电子技术
唐山电大魏文永 电子技术 第1章 半导体二极管及其应用 1.3 单向整流滤波电路 1.4 稳压二极管及其稳压电路 1.2 半导体二极管 1.1 半导体基本知识
学习方法： 对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正 确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件 的目的在于应用。 学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况， 对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近 似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结 果。 对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标， 就不要过分追究精确的数值。 器件是非线性的、特性有分散性、RC的值有误 差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。 唐山电大文永 电子技术
唐山电大魏文永 电子技术 学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况， 对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近 似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结 果。 对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标， 就不要过分追究精确的数值。 器件是非线性的、特性有分散性、RC 的值有误 差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。 学习方法： 对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正 确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件 的目的在于应用
1.1半导体的基本知识 ⊙⊙000◇0◇⊙⊙◆0@⊙0⊙⊙0◇◆0⊙⊙0◆00⊙◆00⊙00⊙0◆⊙⊙0@ 一、半导体的导电特性： 导体：电阻率小，导电能力强，低价元素，其中有大量 绝缘体：电阻率大，导电能力弱，高价元素，其中 有极少量的自由电子 半导体：导电性介于前两者之间 常见的半导体有 锗和硅，他们都是4价元素 国山电大文永 电子技术
唐山电大魏文永 电子技术 1.1 半导体的基本知识 一、半导体的导电特性： 半导体：导电性介于前两者之间 常见的半导体有 锗和硅，他们都是4价元素 绝缘体：电阻率大，导电能力弱，高价元素，其中 有极少量的自由电子 导体：电阻率小，导电能力强，低价元素，其中有大量的自由电子
二、本征半导体 纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。 八>>、>Qyy 价电子 Si 共价健> 晶体中原子的排列方式，一 硅单晶中的共价健结构： 个原子核，最外层4个电子 相邻两个原子的一对电子 共价键中的两个电子，称 成为共用电子，共价键 为价电子。 唐山电大文永 电子技术
唐山电大魏文永 电子技术 二、本征半导体 纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。 晶体中原子的排列方式，一 个原子核，最外层4个电子 硅单晶中的共价健结构： 相邻两个原子的一对电子 成为共用电子，共价键 共价健 共价键中的两个电子，称 为价电子。 Si Si Si Si 价电子
自由电子 本征半导体的导电机理 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）。 空穴 温度愈高，晶体中产 价电子 生的自由电子便愈多。 在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子 来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当 于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。 唐山电大文永 电子技术
唐山电大魏文永 电子技术 Si Si Si Si 价电子 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）。 本征半导体的导电机理 空穴 温度愈高，晶体中产 生的自由电子便愈多。 自由电子 在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子 来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当 于空穴的运动（相当于正电荷的移动）
本征半导体的导电机理 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)自由电子作定向运动→电子电流 (2)价电子递补空穴→空穴电流 自由电子和空穴都称为载流子，半导体有两种载流 子。 自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合（电子 重新填入空穴)。在一定温度下，载流子的产生和复合达到 动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。 注意： ()本征半导体中载流子数目极少，其导电性能很差； (2)温度愈高，载流子的数目愈多，半导体的导电性 能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。 唐山电大文永 电子技术
唐山电大魏文永 电子技术 本征半导体的导电机理 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)自由电子作定向运动 →电子电流 (2)价电子递补空穴 →空穴电流 注意： (1) 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差； (2) 温度愈高， 载流子的数目愈多,半导体的导电性 能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。 自由电子和空穴都称为载流子，半导体有两种载流 子。 自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合（电子 重新填入空穴）。在一定温度下，载流子的产生和复合达到 动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目
三、掺杂半导体 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。 在常温下即可 变为自由电子 掺入五价元素 掺杂后自由电子数目 余 大量增加，自由电子导电 电 成为这种半导体的主要导 电方式，称为电子半导体 或N型半导体。 磷原子 在N型半导体中自由电子 是多数载流子，空穴是少数 正离 载流子。 唐山电大文永 电子技术
唐山电大魏文永 电子技术 三、掺杂半导体 掺杂后自由电子数目 大量增加，自由电子导电 成为这种半导体的主要导 电方式，称为电子半导体 或N型半导体。 掺入五价元素 Si Si p+Si Si 多 余 电 子 磷原子 在常温下即可 变为自由电子 失去一个 电子变为 正离子 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。 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
三、掺杂半导体 掺入三价元素 空穴 掺杂后空穴数目大量 增加，空穴导电成为这 种半导体的主要导电方 式，称为空穴半导体或 硼原子 P型半导体。 在P型半导体中空穴是多 数载流子，自由电子是少数 负离j 载流子。 无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。 唐山电大文尿 电子技术
唐山电大魏文永 电子技术 三、掺杂半导体 掺杂后空穴数目大量 增加，空穴导电成为这 种半导体的主要导电方 式，称为空穴半导体或 P型半导体。 掺入三价元素 Si Si Si Si 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。 B– 硼原子 接受一个 电子变为 负离子 空穴 无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性
思考题： 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 (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 主要是b,N型半导体中的电流主要是a (a.电子电流、b.空穴电流) 国山电大文永 电子技术
唐山电大魏文永 电子技术 1. 在杂质半导体中多子的数量与 （a. 掺杂浓度、b.温度）有关。 2. 在杂质半导体中少子的数量与 （a. 掺杂浓度、b.温度）有关。 3. 当温度升高时，少子的数量 （a. 减少、b. 不变、c. 增多）。 a b c 4. 在外加电压的作用下，P 型半导体中的电流 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） b a 思考题：
1.2华导体二极管 一、 PN结及其单向荨电性 内电场越强，漂移运 1、 PN结的形成 动越强，而漂移使空间 空间电荷区也称PN结少子的漂移运电荷区变薄。 P型半导体 内电场型半导体 田田9甲甲甲 扩散和漂移 甲⊕甲甲甲甲 这一对相反的 中⊕99甲甲 运动最终达到 动态平衡，空 ⊕⊕99甲甲 间电荷区的厚 度固定不变。 浓瘦差 子的扩散运动 形成空间电荷区 扩散的结果使 空间电荷区变宽。 唐山电大文永 电子技术
唐山电大魏文永 电子技术 1.2 半导体二极管 一、 PN结及其单向导电性 多子的扩散运动 内电场 少子的漂移运动 浓度差 P 型半导体 N 型半导体 内电场越强，漂移运 动越强，而漂移使空间 电荷区变薄。 扩散的结果使 空间电荷区变宽。 空间电荷区也称 PN 结 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 度固定不变。 － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + － － － － － － － － 形成空间电荷区 1、 PN结的形成