《晶体二极管》课件

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1、电子线路（线性部份）1.1半导体物理基础知识1.3晶体二极管电路分析方法1.2PN结1.4晶体二极管的应用1.0概述第一章晶体二极管电子线路：指包含电子器件、并能对电信号实现某种处理的功能电路。第一章晶体二极管概述电路组成：电子器件+外围电路。电子器件：二极管、三极管、场效应管、集成电路。外围电路：直流电(压)源、电阻、电容、电流源等。模拟信号：在时间和幅值上都是连续的信号。处理模拟信号的电子电路,称模拟电子线路（线性、非线性）。任务：不失真地传递信号(信息),或对信号进行处理。半导体二极管的结构(1)点接触型二极管1.0概述(a)点接触型二极管的结构示意图PN

2、结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分三大类:点接触型、面接触型和平面型。(3)平面型二极管往往用于集成电路制造艺中。PN结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。(2)面接触型二极管PN结面积大，用于工频大电流整流电路。(b)面接触型(c)平面型(4)二极管的代表符号构成:实质上就是一个PN结。PN结+引线+管壳半导体二极管（简称二极管）PN+-阳极阴极二极管的几种外形特性：单向导电性。半导体二极管图片半导体二极管图片半导体二极管图片半导体二极管图片点接触型面接触型平面型1.0概述晶体二极管结构

3、及电路符号：PN结正偏（P接+、N接-），D导通。PN正极负极晶体二极管的主要特性：单方向导电特性PN结反偏（N接+、P接-），D截止。即主要用途：用于整流、开关、检波电路中。（按电导率分）①导体：低价元素（如Cu铜、AI铝等）导电性能好;②绝缘体：高价元素（如惰性气体）或高分子物质（如云母、橡胶）导电性能极差;③半导体：四价元素(如Si、Ge等)。导体:电阻率?低于10-3Ω·cm的物质。绝缘体:电阻率?高于109Ω·cm的物质。1.1半导体物理基础知识半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。1、硅(Si)、2、锗(Ge)原子结构及简化模型：+14284+

4、3228418+4价电子惯性核3、砷化镓GaAs等。GeSi一、硅和锗的单晶称为本征半导体。它们是制造半导体器件的基本材料。+4+4+4+4+4+4+4+4硅和锗共价键结构示意图：共价键1.1.1本征半导体化学成分纯净的、在物理结构上呈单晶体形态。电子空穴对当T升高或光线照射时产生成对的自由电子空穴。因共价键具有很强的结合力，当T=0K和无外界影响时，无自由移动的电子，即没有载流子？，不导电。这种现象称为注意：空穴的出现是半导体区别于导体的重要特征。本征激发。二、本征激发和复合载流子：在电场下，能运载电荷形成电流的带电粒子。如自由电子。在室温或光照下价电子获得足

5、够能量摆脱共价键的束缚成为自由电子，同时，在原来共价键的相应位置留下一个空位(空穴)的过程。当原子中的价电子激发为自由电子时，原子中留下空位，同时原子因失去价电子而带正电。当邻近原子中的价电子不断填补这些空位时，形成一种运动，可等效看作是空穴的运动。见后图。注意：空穴运动方向与价电子填补方向相反。自由电子—带负电半导体中有两种导电的载流子空穴的运动空穴—带正电复合:自由电子和空穴在运动中相遇重新结合成对消失的过程。空穴的移动空穴自由电子温度一定时：激发与复合在某一热平衡值上达到动态平衡。三、热平衡载流子浓度热平衡载流子浓度：本征半导体中本征激发——产生自由电子空

6、穴对。电子和空穴相遇释放能量——复合。T导电能力ni或光照热敏特性光敏特性(1-1-1)一、N型（电子型）半导体：1.1.2杂质半导体+4+4+5+4+4N型半导体多子——自由电子少子——空穴自由电子本征半导体掺入少量五价元素（如磷、砷、锑等）构成多余的一个价电子处于共价键之外，束缚力较弱而成为自由电子。特点：①有两种载流子；②主要靠自由电子导电。二、P型（空穴型）半导体+4+4+3+4+4P型半导体少子——自由电子多子——空穴空穴本征半导体中掺入少量三价（铝、硼、锢）元素构成。这种杂质原子能吸收电子，称为“受主杂质”。P型半导体的特点：①有两种载流子，即自由电

7、子和空穴。空穴是多子，自由电子是少子；②主要靠空穴导电。注意P型半导体和N型半导体仍呈电中性，只起电阻作用。三、杂质半导体中（多子和少子）热平衡载流子浓度？N型半导体（质量作用定理）（电中性方程）P型半导体杂质半导体呈电中性少子浓度取决于温度。ni多子浓度取决于掺杂浓度。P6,例3：杂质补偿：掺入不同的杂质（相反性质），可改变导电类型。电子型，空穴型。五价（磷、砷、锑等）。(1-1-2)(1-1-3)(1-1-4)(1-1-5)掺入杂质对本征半导体的导电性有很大的影响，一些典型的数据如下:例1—3。T=300K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:(1-1-1)ni=

8、n=p=1.5×1010