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1、电工电子技术电工电子技术十五规划教材第二篇第一课十五规划教材第二篇第一课本文由 406810918 贡献ppt 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。电工 电 子 技 术十五规划教材第二篇第一课在本次课中， 介绍本征、 在本次课中，我们将介绍本征、杂质半 介绍本征 导体的导电特性； 结的形成及其特性 结的形成及其特性； 导体的导电特性；PN 结的形成及其特性； 二极管及其主要参数。 二极管及其主要参数。一本征半导体半导体器件是组成各 种电子电路的基础。 种电子电路的基础。导电能力介于导体和绝缘体 之间的物质称为半导体 半导体。 之间的物质称为半导体
2、。纯净的具有单晶体结构的半导体称为本征半 纯净的具有单晶体结构的半导体称为本征半 导体。 导体。晶体结构如右图由于价电子被原子核束 缚，若不能从外部获取 能量， 能量，摆脱原子核的束 缚，则不具有导电特性 价电子被 所属原子 核束缚 原子核 （正离 子）二本征半导体具有微弱的导电性热力学零度（-273.16） 热力学零度（ 时，若价电子不能从外部获 取能量，摆脱原子核的束缚， 取能量，摆脱原子核的束缚， 不具有导电特性 常温下， 常温下，少量的价电子可能获 得足够的能量， 得足够的能量，摆脱共价键的 束缚，成为自由电子 自由电子； 束缚，成为自由电子；同时在 原来的共价键中留下一个空位， 原来
3、的共价键中留下一个空位， 称为“空穴” 称为“空穴” ，这种现象称为 价电子被 本征激发。 本征激发。如上图 所属原子 本征激发使本征半导体具有 本征激发使本征半导体具有 核束缚 微弱的导电性原子核 （正离 子）三杂质半导体的导电特性常温下， 常温下，本征半导体 导电性能很微弱的， 导电性能很微弱的， 难以达到实用目的 在本征半导体中掺入微量 的杂质（ 的杂质（其它元素的原 子） ，就成为杂质半导体， ） ，就成为杂质半导体， 就成为杂质半导体 其导电性能大大增强在硅或锗的晶体中掺入少量五价元素原子， 在硅或锗的晶体中掺入少量五价元素原子，这种杂质 半导体中电子浓度大大高于空穴浓度， 半导体中
4、电子浓度大大高于空穴浓度，主要依靠电子 导电，故称为电子半导体 电子半导体或 型半导体 型半导体（ 导电，故称为电子半导体或 N 型半导体（解释 P214 图） 图 电子为多数载流子（简称多子） ，空穴为少数载 电子为多数载流子（简称多子） ，空穴为少数载 ） ， 流子（简称少子） （本征半导体的两种载流子） ） （本征半导体的两种载流子 流子（简称少子） （本征半导体的两种载流子）在硅或锗晶体中掺入三价元素原子， 在硅或锗晶体中掺入三价元素原子， 这种杂质 半导体中空穴浓度大大高于电子浓度， 半导体中空穴浓度大大高于电子浓度，主要依 空穴半导体或 型半导体 靠空穴导电，故称为空穴半导体 靠空
5、穴导电，故称为空穴半导体或P 型半导体 （解释 ）P214 图。 图空穴是多数载流子， 空穴是多数载流子，电子是少数载流子 （本征半 导体的两种载流子） 导体的两种载流子）四PN 结 结虽然杂质半导体导电性 能大大增强，可是其导 能大大增强， 电性能不便于控制对一块半导体采用不同的 掺杂工艺， 掺杂工艺，使其一侧成为 P 型半导体，而另一侧成 型半导体， 型半导体 为 N 型半导体，则可成为 型半导体， 型半导体 导电性能可控制的半导体。 导电性能可控制的半导体。在型和型半导体的交界面两侧，多数载流子由于浓度差 型和型半导体的交界面两侧， 将产生扩散运动（由于浓度引起的运动） ， ） ，如上图
6、 将产生扩散运动（由于浓度引起的运动） ，如上图电子空穴相遇将复合而消失， 电子空穴相遇将复合而消失，在交界面两侧形成了一 个由不能移动的正、负离子组成空间电荷区， 个由不能移动的正、负离子组成空间电荷区，也就是 PN 结，又称耗尽层 结 又称耗尽层 平衡状态下的 PN 结如上图 平衡状态下的 结如上图在结上加正 结上加正 向电压， 向电压，即外电 源的正端接 源的正端接区， 负端接 负端接区，称 结正偏 为结正偏 如左图） （如左图） 由于正偏时外电场与内电场的方向相反， 由于正偏时外电场与内电场的方向相反，空间电荷区变 内电场被削弱，多子扩散得到加强， 窄，内电场被削弱，多子扩散得到加强，
7、少子漂移将被 削弱，扩散电流（扩散运动产生的电流） 削弱，扩散电流（扩散运动产生的电流）大大超过漂移 电流（漂移运动产生的电流） ， ） ，最后形成较大的正向电 电流（漂移运动产生的电流） ，最后形成较大的正向电 区流向区的电流） ，称为结导通。 ） ，称为结导通 流（由区流向区的电流） ，称为结导通。在结上加反 结上加反 向电压， 向电压，即外电 源的正端接 N 区 源的正端接 区， 负端接 P 区 负端接 区，称 结反偏 为结反偏 如左图） （如左图） 由于外电场与内电场方向一致，空间电荷区变宽， 由于外电场与内电场方向一致，空间电荷区变宽，内电 场增强，不利于多子的扩散，有利于少子的漂移
8、。场增强，不利于多子的扩散，有利于少子的漂移。在电 路中形成了基于少子漂移的反向电流（ 区流向 路中形成了基于少子漂移的反向电流（由区流向区 的电流） 。由于少子数量很少，因此反向电流很小， ） 。由于少子数量很少 的电流） 。由于少子数量很少，因此反向电流很小， 结截止。 结截止。可知，结具有单向导电性。 可知，结具有单向导电性。，结具有单向导电性 结正偏导通 结正偏导通， 即结正偏导通，反偏截止 。 可进一步学习 PN 结的其它特性 结的其它特性 P216 可进一步学习 结的其它特性五二极管的特性及参数 Protel 等 EDA 等软件使用符号 将结加上相应的电极引线和 管壳，就成为半导体二极管，文 字符号 VD、图形符号如右国标 符号二极管的主体是 PN 结 二极管的主体是 结，因此二极管的伏安特性通常 结的电流方程来描述 结的电流方程来描述。但由于管壳、用 PN 结的电流方程来描述。但由于管壳、引线等因 素的影响， 素的影响，两者特性仍有区别典型二极管在常温时的伏安特性如下 特性曲线分三个区： 特性曲线分三个区： 正向工作区 反向工作区 击穿区可进一步学习二极管 可进一步学习二极管 的主要参数 P218 二极管的应用 P220 可进一步学习二极管的应用 可进一步学习二极管的应用六本课的重点重点：PN 结的形成及特性 结的形成及特性下课1
