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1、 5.4 5.4 稳压管稳压管 5.5 5.5 半导体三极管半导体三极管 5.3 5.3 半导体二极管半导体二极管 5.2 5.2 PNPN结结 5.1 5.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 5.1.1 5.1.1 半导体的特点半导体的特点 5.1.2 5.1.2 本征半导体本征半导体 5.1.3 N5.1.3 N型半导体和型半导体和P P型半导体型半导体 观看多媒体动画教学片观看多媒体动画教学片 半导体器件半导体器件之一之一 半导体基础知识半导体基础知识 5.1 5.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 链接动画片 独特的导电特性 1.1.热敏特性：热敏特性：T T a a 2.2.光敏
2、特性：光敏特性：光照光照 3.掺杂特性：掺杂特性：掺入微量元素 5.1 5.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 导电能力导电能力 导电能力导电能力 导电能力 5.1.1 5.1.1 半导体特点半导体特点 5.1 5.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 14 + 硅原子结构 4+ 简化模型 纯净的具有晶体结构的半导体。 5.1.2 5.1.2 本征半导体本征半导体 价电子 4价元素（硅 、锗） 5.1 5.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 共价键结构共价键结构 4 4 4 4 4 4 晶体结构晶体结构 纯净半导体原子排列整齐纯净半导体原子排列整齐 共价键结构共价键结构 两个相邻原子共有一
3、对两个相邻原子共有一对 价电子价电子, ,价电子受相邻原子核的束缚价电子受相邻原子核的束缚, ,处处 于相对稳定状态。于相对稳定状态。 5.1 5.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 共价键结构共价键结构 4 4 4 4 4 4 本征激发本征激发价电子受热或光照后，挣脱价电子受热或光照后，挣脱 束缚成为自由电子。常温下仅极少数。束缚成为自由电子。常温下仅极少数。 本征激发本征激发 5.1 5.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 共价键结构共价键结构 4 4 4 4 4 4 本征激发本征激发价电子受热或光照后，挣脱价电子受热或光照后，挣脱 束缚成为自由电子。常温下仅极少数。束缚成为自由电子。
4、常温下仅极少数。 本征激发本征激发 5.1 5.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 共价键结构共价键结构 4 4 4 4 4 4 本征激发本征激发 自由 电子 空穴 5.1 5.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 共价键结构共价键结构 4 4 4 4 4 4 自由 电子 空穴 本征激发本征激发 两种载流子两种载流子 ： 电子电子 空穴空穴 成对出现成对出现 5.1 5.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 共价键结构共价键结构 4 4 4 4 4 4 电子流电子流电场作用下，自由电子的定向移动。电场作用下，自由电子的定向移动。 自由 电子 电 场 电子流 5.1 5.1 半导体的导电特性半
5、导体的导电特性 共价键结构共价键结构 4 4 4 4 4 4 电子递补 空穴流 空穴流空穴流电场作用下，电子依次递补空穴电场作用下，电子依次递补空穴 的运动。的运动。 电 场 5.1 5.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 共价键结构共价键结构 4 4 4 4 4 4 半导体电流 = 电子流 + 空穴流 电 场 空穴流 电子流 5.1 5.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 5.1.3 N5.1.3 N型半导体和型半导体和P P型半导体型半导体 N N型半导体型半导体掺入掺入5 5价元素价元素 P P型半导体型半导体掺入掺入3 3价元素价元素 杂质半导体杂质半导体在本征半导体中掺入适量在本
6、征半导体中掺入适量 的杂质元素的杂质元素( (非非半导体元素半导体元素) )。 5 5价元素价元素磷、砷等。磷、砷等。 3 3价元素价元素硼、镓、銦等。硼、镓、銦等。 5.1 5.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 N N型半导体型半导体 4 4 4 4 4 5 +5 多一个多一个 价电子价电子 掺杂掺杂 5.1 5.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 N N型半导体型半导体 4 4 4 4 4 5 多子-电子 少子-空穴 +5 掺杂掺杂 本征激发本征激发 4 N型半导体示意图 电子电子正离子正离子 5.1 5.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 P P型半导体型半导体 4 4 4 4
7、4 3 多一个多一个 空穴空穴 +3 掺杂掺杂 5.1 5.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 多子-空穴 少子-电子 P P型半导体型半导体 4 4 4 4 4 3 +3 P型半导体示意图 负离子负离子空穴空穴 掺杂掺杂 本征激发本征激发 5.2.1 PN5.2.1 PN结的形成结的形成 5.2.2 PN5.2.2 PN结的单向导电性结的单向导电性 5.2 PN5.2 PN结结 1 1 链接动画片 观看多媒体动画教学片观看多媒体动画教学片 半导体器件半导体器件之一之一 半导体基础知识半导体基础知识 5.2 PN5.2 PN结结 N区P区 负离子空穴正离子电子 正负电荷中正负电荷中 和，不带
8、电和，不带电 一、PN结的形成 6.2 PN6.2 PN结结 空间电荷区（ 耗尽层） 内电场P区N区 扩散运动浓度差造成运动。 复合自由电子填补空穴，两者同时消失的现象。 漂移运动载流子在电场力作用下的运动。 多子扩 散运动少子漂 移运动 暴露了失去电暴露了失去电 子的正离子子的正离子 暴露了失去空暴露了失去空 穴的负离子穴的负离子 6.2 PN6.2 PN结结 空间电荷区（ 耗尽层） 内电场 P区N区 浓度差多子扩散运动复合产产生内电场阻碍 多子扩散有利少子漂移运动扩散运动和漂移运 动达到动态平衡形成一定宽度PN结 多子扩 散运动 少子漂 移运动 P N结 P N PNPN结结: : P P
9、区和区和N N区交界面处形成的区域区交界面处形成的区域 空间电荷区空间电荷区: : 区内只剩离子区内只剩离子, ,带电带电 耗尽层耗尽层: : 区内载流子少区内载流子少 名称名称 内电场 5.2 PN5.2 PN结结 电位差约为电位差约为 零点几伏零点几伏 宽度为几宽度为几 微米微米 到几到几 十微米十微米 （一）外加正向电压（一）外加正向电压导通导通 5.2.2 PN5.2.2 PN结的单向导电性结的单向导电性 （二）外加反向电压（二）外加反向电压截止截止 5.2 PN5.2 PN结结 内电场 R E 外电场 P区N区 ID 外加正向电压外加正向电压 外电场抵削内电场外电场抵削内电场, ,
10、有利于多子的扩散有利于多子的扩散 很大很大 限流限流, ,防止防止 电流太大电流太大 5.2 PN5.2 PN结结 PN结 多子中和部分离子多子中和部分离子, , 使空间电荷区变窄使空间电荷区变窄 R E P区N区 I反 外加反向电压外加反向电压 外电场增强内电场外电场增强内电场, , 有利于少子的漂移有利于少子的漂移 很小很小 5.2 PN5.2 PN结结 PN结 内电场 外电场 少子背离少子背离 PN PN 结移动结移动 ，, ,空间电荷区变宽空间电荷区变宽 5.3.1 5.3.1 二极管的结构二极管的结构 5.3.3 5.3.3 二极管的伏安特性二极管的伏安特性 5.3.4 5.3.4
11、二极管的主要参数二极管的主要参数 5.3.5 5.3.5 二极管应用举例二极管应用举例 5.3.2 5.3.2 二极管的单向导电性二极管的单向导电性 阳极 5.3.1 5.3.1 二极管的结构二极管的结构 阴极 + + - - 符号 3.分类分类： 按材料分按材料分 硅二极管硅二极管 锗二极管锗二极管 按结构分按结构分 点接触型点接触型 面接触型面接触型 平面型平面型 1.1.构成：构成： 2.2.符号：符号： 5.3 5.3 半导体二极管半导体二极管 PN 5.3 5.3 半导体二极管半导体二极管 外壳 阴极引线 金属丝 N型锗片 N型硅 二氧化硅保 护层 底座 N型硅 金锑合 金 铝合金
12、小球 PN结点接触型点接触型 面接触型面接触型平面型平面型 R （一）外加正向电压（一）外加正向电压 E ID 5.3.2 5.3.2 二极管单向导电性二极管单向导电性 导通，导通，ID大大 （二）外加反向电压（二）外加反向电压截止，截止， I I 反反很小 很小 E I反 电流不 为零 5.3 5.3 半导体二极管半导体二极管 R 限流限流, ,防止电流太大防止电流太大 I/mA U/VO 5.3.35.3.3二极管的伏安特性二极管的伏安特性 死区 UT 导通电压导通电压: : 硅硅0.6-0.8 0.6-0.8 锗锗0.2-0.30.2-0.3 非线性元件非线性元件 5.3 5.3 半导体
13、二极管半导体二极管 导通电压导通电压 死区电压死区电压, ,方能正常导通。方能正常导通。 （一）正向特性（一）正向特性 导通电压导通电压: : 硅硅0.6-0.8V 0.6-0.8V 锗锗0.1-0.3V0.1-0.3V 死区电压死区电压: : 硅硅0.5 0.5 锗锗0.10.1 I/mA U/VO IS UBR 死区 UT 导通电压导通电压: : 硅硅0.6-0.8 0.6-0.8 锗锗0.2-0.30.2-0.3 死区电压死区电压: : 硅硅0.5 0.5 锗锗0.10.1 反向反向 饱和电流饱和电流 反向击穿电压反向击穿电压 5.3 5.3 半导体二极管半导体二极管 2.2.反向击穿现
14、象反向击穿现象: : U U反 反大到一定值时 大到一定值时 I I 反反 （二）反向特性（二）反向特性 1.1.U U反 反较小时 较小时: : I I 反反很小 很小, ,称为反向饱和电流。称为反向饱和电流。 5.3 5.3 半导体二极管半导体二极管 3.3.产生反向击穿的原因产生反向击穿的原因 4.4.危害危害: :二极管损坏二极管损坏 电击穿电击穿: : U U 反反大到一定值时 大到一定值时, , 把共价键把共价键 中的价电子强行拉出中的价电子强行拉出 强电场引起自由电子加速与强电场引起自由电子加速与 原子碰撞，将价电子从共价原子碰撞，将价电子从共价 键中轰出键中轰出 热击穿热击穿: : PN PN结上功耗大，热量高，结上功耗大，热量高，PNPN结结 因过热烧毁。因过热烧毁。 齐纳击穿：齐纳击穿： 雪崩击穿：雪崩击穿： I/mA U/VO IS UBR 死区 UT 导通电压导通电压: : 硅硅0.6-0.8 0.6-0.8 锗锗0.2-0.30.2-0.3 死区电压死区电压: : 硅硅0.5 0.5 锗锗0.10.1 反向反向 饱和电流饱和电流 反向击穿电压反向击穿电压 5.3 5.3 半导体二极管半导体二极管 归纳 5.3 5.3 半导体二极管半导体二极管 5.3.4 5.3.4 二极管的主要参数
