半导体二极管电子教案

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1、第一章半导体二极管内容简介本章首先介绍半导体的导电性能和特点，进而从原子结构给与解释。先讨论PN结的形成和PN结的特性，然后介绍半导体二极管特性曲线和主要参数。分析这些管子组成的几种简单的应用电路，最后列出常用二极管参数及技能训练项目。知识教学目标  1.了解半导体基础知识，掌握PN结的单向导电特性；  2.熟悉二极管的基本结构、伏安特性和主要参数；  3.掌握二极管电路的分析方法；  4.了解特殊二极管及其应用。技能教学目标   能够识别和检测二极管，会测定二极管简单应用电路参数。本章重点  1.要求掌握器件外特性，以便

2、能正确使用和合理选择这些器件。如：半导体二极管：伏安特性，主要参数，单向导电性。  2.二极管电路的分析与应用。本章难点  1.半导体二极管的伏安特性，主要参数，单向导电性。2.二极管电路分析方法。课时4课时题目：半导体、PN结教学目标：了解本征半导体，杂质半导体的区别，从而得出半导体特性。记住半导体PN结的特性。教学重点：1、半导体特性；2、半导体PN结的特性；教学难点：1、半导体单向导电性。2、半导体PN结分别加正反向电压导通与截止的特性。教学方法：讲授教具：色粉笔新课导入：电子技术基础是我们这学期新开的一门专业课，它

3、包含各个基本小型电路的介绍及使用分析，这次课我们来学习一种材质：半导体。为以后的电路分析打下基础。新授：从导电性能上看，通常可将物质为三大类：导体：电阻率，缘体：电阻率，半导体：电阻率ρ介于前两者之间。目前制造半导体器件材料用得最多的有：单一元素的半导体——硅(Si)和锗(Ge);化合物半导体——砷化镓(GaAs)。105 图1.1.1半导体示例1.1.1本征半导体  了解：纯净的半导体称为本征半导体。用于制造半导体器件的纯硅和锗都是四价元素，其最外层原子轨道上有四个电子（称为价电子）。在单晶结构中，由于原子排列的有序性，

4、价电子为相邻的原子所共有，形成图1.1.2所示的共价健结构，图中+4代表四价元素原子核和内层电子所具有的净电荷。共价键中的一些价电子由于热运动获得一些能量，从而摆脱共价键的约束成为自由电子，同时在共价键上留下空位，我们称这些空位为空穴，它带正电。在外电场作用下，自由电子产生定向移动，形成电子电流；同时价电子也按一定的方向一次填补空穴，从而使空穴产生定向移动，形成空穴电流。  因此，半导体中有自由电子和空穴两种载流参与导电，分别形成电子电流和空穴电流，这一点与金属导体的导电机理不同。1.1.2杂质半导体   在本征半导体中掺

5、入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。一、N型半导体  若在四价的硅或锗的晶体中掺入少量的五价元素(如磷、锑、砷等)，则晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体原105子形成共价键，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自由电子，这样，在该半导体中就存在大量的自由电子载流子，空穴是少数载流子，这种半导体就是N型半导体                            图1.1.3N型半导体结构

6、二、P型半导体    若在四价的硅或锗的晶体中少量的三价元素，如硼，晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的半导体原子形成共价键时，产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离子,因而在该半导体中就存在大量的空穴载流子,当然,其中还有少数由于本征激发而产生的自由电子，如图1.1.4所示。 需要指出的是,无论是N型还是P型半导体,都是呈电中性的。   *综上所述，半导体特性：  *1、半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间。  2、在一定温度下，本征半导体因

7、本征激发而产生自由电子和空穴对，故其有一定的导电能力。  *3、本征半导体的导电能力主要由温度决定；杂质半导体的导电能力主要由所掺杂质的浓度决定。  4、P型半导体中空穴是多子，自由电子是少子。N型半导体中自由电子是多子，空穴是少子。  *5、半导体的导电能力与温度、光强、杂质浓度和材料性质有关。1.1.3PN结一、PN结的形成 在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN结。PN结是多数载流子的扩散运动和少数载流子的漂移运动相较量,最终达到动态平衡的必然结果，相当于

8、两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。 105二、PN结的单向导电性1、PN结的偏置   PN结加上正向电压（正向偏置）的意思都是：P区加正、N区加负电压。   PN结加上反向电压（反向偏置）的意思都是：P区加负、N区加正电压。2、PN结正偏如上图1.1.6所示,当PN结正偏时，外加电源形成