第7章半导体二极管及应用电路 71半导体的特性及类型 72半导体二极管 73二极管整流与稳压电路 74晶闸管及应用 7.5二极管整流与稳压应用实验
第7章 半导体二极管及应用电路 7.1 半导体的特性及类型 7.2 半导体二极管 7.3 二极管整流与稳压电路 7.4 晶闸管及应用 7.5 二极管整流与稳压应用实验
刀1半导体的特性及类型 711半导体的特性 712N型半导体与P型半导体 713PN结
7.1 半导体的特性及类型 7.1.1 半导体的特性 7.1.2 N型半导体与P型半导体 7.1.3 PN结
L.1半导体的特性 半导体广泛用来制造电子元器件,是因为它的 导电能力在外界某种因素作用下会发生显著的变化 主要特性体现在以下几个方面: 掺杂效应 半导体的电导率会因加入杂质而发生显著的变化。 一例如在室温下,纯锗中掺入一亿分之一的杂质,其电 导率会增加几百倍。各种不同器件的制作,正是利用 了掺杂性以改变和控制半导体的电导率
7.1.1 半导体的特性 1.掺杂效应 半导体的电导率会因加入杂质而发生显著的变化。 半导体广泛用来制造电子元器件，是因为它的 导电能力在外界某种因素作用下会发生显著的变化。 主要特性体现在以下几个方面： 例如在室温下，纯锗中掺入一亿分之一的杂质，其电 导率会增加几百倍。各种不同器件的制作，正是利用 了掺杂性以改变和控制半导体的电导率
2热敏效应 温度的变化也会使半导体的电导率发生显著的 变化,利用热敏效应可以制作出了热敏元件 但男一方面,会使半导体元器件的热稳定性下 痒,所以应采取有效措施以克服因半导体元器 件热敏特性造成的电路不稳定。 3,光电效应 0光照不仅可以改变半导体的电导率,而且可以 产生电动势,这种现象统称半导体的光电效应 利用光电效应可以制成光电晶体管、光电耦合 器和光电池等
• 2. 热敏效应 • 温度的变化也会使半导体的电导率发生显著的 变化，利用热敏效应可以制作出了热敏元件。 但另一方面，会使半导体元器件的热稳定性下 降，所以应采取有效措施以克服因半导体元器 件热敏特性造成的电路不稳定。 • 3. 光电效应 • 光照不仅可以改变半导体的电导率，而且可以 产生电动势，这种现象统称半导体的光电效应。 利用光电效应可以制成光电晶体管、光电耦合 器和光电池等
71.,2N型半导体与P型半导体 1N型半导体 在本征半导体中掺 硅 入少量的五价元素, 原(+4 多余电子 使每一个五价元素取 代一个四价元素在晶 本中的位置,产生了 磷 原(+5 +4 多余的电子形成N型 半导体,也称电子型半 导体。在N型半导体中 以自由电子导电为主。 N型硅半导体的共价键结构
7.1.2 N型半导体与P型半导体 • 1. N型半导体 • 在本征半导体中掺 入少量的五价元素， 使每一个五价元素取 代一个四价元素在晶 体中的位置，产生了 多余的电子,形成N型 半导体 ,也称电子型半 导体。在N型半导体中 以自由电子导电为主。 +4 +5 +4 +4 多 余 电 子 磷 原 子 硅 原 子 N型硅半导体的共价键结构
2P型半导体 在本征半导体中掺 入少量的三价元素 硅 使每一个三价元素 原(+4 4 空 穴 取代一个四价元素 在晶体中的位置, 硼 产生了多余的空穴,原(+3 +4 形成P型半导体,也 一称空穴型半导体 在P型半导体中以空 穴导电为主。 P型硅半导体的共价键结构
2. P型半导体 在本征半导体中掺 入少量的三价元素， 使每一个三价元素 取代一个四价元素 在晶体中的位置， 产生了多余的空穴, 形成P型半导体 ,也 称空穴型半导体。 在P型半导体中以空 穴导电为主。 +4 +3 +4 +4 空 穴 硼 原 子 硅 原 子 P型硅半导体的共价键结构
结论:在掺入杂质后,载流子的数目都有相 当程度的增加。掺入百万分之一的杂质,载 沉子浓度将增加一百万倍。因此,在半导体 内掺入微量的杂质,是提高半导体导电能力 最有效的方法
• 结论: 在掺入杂质后，载流子的数目都有相 当程度的增加。掺入百万分之一的杂质，载 流子浓度将增加一百万倍。因此，在半导体 内掺入微量的杂质，是提高半导体导电能力 最有效的方法
Z1.3PN结 PN结 )在一块本征半导体上,通过掺杂使一侧 形成P型半导体,另一侧形成N型半导体, 则在两种半导体交界面上形成一个很薄 的空间电荷区,叫做PN结。PN结是构成 各种半导体器件的基础,了解PN结的性 质对掌握半导体器件的原理是非常重要 的
7.1.3 PN结 PN结 • 在一块本征半导体上，通过掺杂使一侧 形成P 型半导体，另一侧形成N型半导体， 则在两种半导体交界面上形成一个很薄 的空间电荷区，叫做PN结。PN结是构成 各种半导体器件的基础，了解PN结的性 质对掌握半导体器件的原理是非常重要 的
01PN结的形成 当P型半导体和N型半导体结合后,在它们的交界 处就出现了电子和空穴的浓度差,这样,电子和空 穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。因此 有一些电子要从N型区向P型区扩散,同时也有一些 卒穴要从P型区向N型区扩散,如图示。 P型 N型 空穴 自由电子 分·e⊕⊕⊕ 带正电的 带负电的○⊕⊕⊕“杂质离子 杂质离子 载流子的扩散
• 1. PN结的形成 • 当P型半导体和N型半导体结合后，在它们的交界 处就出现了电子和空穴的浓度差，这样，电子和空 穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。因此 有一些电子要从N型区向P型区扩散，同时也有一些 空穴要从P型区向N型区扩散，如图示。 P型 N型 自由电子 带正电的 杂质离子 空穴 带负电的 杂质离子 载流子的扩散
扩散到P区的电子与空穴复合,扩散到N区的空穴 与电子复合,随着扩散的进行,在交界面附近的P 型区中空穴数大量减少,出现了带负电的离子区; 而在N型区一侧因缺少电子,显露出带正电的离子 区。半导体中的离子虽然也带电,但由于物质结构 的关系,它们不能任意移动,因此并不参与导电 这些不能移动的带电粒子通常称为空间电荷,它们 在交界面上形成一个很薄的空间电荷区,称为PN结 在这个区域内,多数载流子已扩散到对方并复合掉 了,或者说消耗尽了,因此该电荷区又叫做耗尽层
• 扩散到P区的电子与空穴复合，扩散到N区的空穴 与电子复合，随着扩散的进行，在交界面附近的P 型区中空穴数大量减少，出现了带负电的离子区； 而在N型区一侧因缺少电子，显露出带正电的离子 区。半导体中的离子虽然也带电，但由于物质结构 的关系，它们不能任意移动，因此并不参与导电。 这些不能移动的带电粒子通常称为空间电荷，它们 在交界面上形成一个很薄的空间电荷区，称为PN结。 在这个区域内，多数载流子已扩散到对方并复合掉 了，或者说消耗尽了，因此该电荷区又叫做耗尽层