半导体二极管及基本电路课件.ppt

例5：實際模型求(1).vI=0V,vI=4V,vI=6V時，輸出v0的值。(2).Vi=6sinωtV時，輸出v0的波形。解：(1).vI=4V時，D導通。vI=0V時，D截止。v0=vIvI=6V時，D導通。(2).Vi=6sinωtV（理想模型）3Vvit06V折線模型**半導體二極體及基本電路半導體的基本知識本征半導體、空穴及其導電作用雜質半導體根據物體導電能力(電阻率)的不同，劃分為導體、絕緣體和半導體。半導體的電阻率為10-3～109??cm。典型的半導體有矽Si和鍺Ge以及砷化鎵GaAs等。半導體的特點：1）導電能力不同於導體、絕緣體；2）受外界光和熱刺激時電導率發生很大變化——光敏元件、熱敏元件；3）摻進微量雜質，導電能力顯著增加——半導體。半導體的基本知識半導體的共價鍵結構矽和鍺是四價元素，在原子最外層軌道上的四個電子稱為價電子。它們分別與周圍的四個原子的價電子形成共價鍵。原子按一定規律整齊排列，形成晶體點陣後，結構圖為：+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4返回本征半導體、空穴及其導電作用本征半導體——完全純淨的、結構完整的半導體晶體。載流子——可以自由移動的帶電粒子。電導率——與材料單位體積中所含載流子數有關，載流子濃度越高，電導率越高。返回電子空穴對當T=0K和無外界激發時，導體中沒有栽流子，不導電。當溫度升高或受到光的照射時，價電子能量增高，有的價電子可以掙脫原子核的束縛，而參與導電，成為自由電子——本證激發。自由電子產生的同時，在其原來的共價鍵中就出現了一個空位，這個空位為空穴。+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由電子因熱激發而出現的自由電子和空穴是同時成對出現的，稱為電子空穴對。本征激發動畫1-1空穴返回雜質半導體+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4N型半導體（電子型半導體）在本征半導體中摻入五價的元素(磷、砷、銻)多餘電子，成為自由電子+5自由電子在本征半導體中摻入某些微量元素作為雜質，可使半導體的導電性發生顯著變化。摻入的雜質主要是三價或五價元素。摻入雜質的本征半導體稱為雜質半導體。返回+5+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+3P型半導體（空穴型半導體）在本征半導體中摻入三價的元素（硼）+3空穴空穴返回N型半導體的多數載流子為電子，少數載流子是空穴；P型半導體的多數載流子為空穴，少數載流子是電子。例：純淨矽晶體中矽原子數為1022/cm3數量級，在室穩下，載流子濃度為ni=pi=1010數量級，摻入百萬分之一的雜質（1/10-6），即雜質濃度為1022*（1/106）=1016數量級，則摻雜後載流子濃度為1016+1010，約為1016數量級，比摻雜前載流子增加106，即一百萬倍。返回PN結的形成及特性PN結的形成及特性PN結的單向導電性PN結的形成PN結的形成在一塊本征半導體兩側通過擴散不同的雜質,分別形成N型半導體和P型半導體。內電場促使少子漂移內電場阻止多子擴散因濃度差多子的擴散運動由雜質離子形成空間電荷區空間電荷區形成內電場動畫+五價的元素+三價的元素產生多餘電子產生多餘空穴PN結的單向導電性(1)PN結加正向電壓外加的正向電壓，方向與PN結內電場方向相反，削弱了內電場。於是,內電場對多子擴散運動的阻礙減弱，擴散電流加大。擴散電流遠大於漂移電流，可忽略漂移電流的影響，PN結呈現低阻性。P區的電位高於N區的電位，稱為加正向電壓，簡稱正偏。動畫外加反向電壓,方向與PN結內電場方向相同，加強了內電場。內電場對多子擴散運動的阻礙增強，擴散電流大大減小。此時PN結區的少子在內電場的作用下形成的漂移電流大於擴散電流，可忽略擴散電流，PN結呈現高阻性。P區的電位低於N區的電位，稱為加反向電壓，簡稱反偏。在一定的溫度條件下，由本征激發決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無關，這個電流也稱為反向飽和電流。動畫（2）PN結加反向電壓總之：PN結正向電阻小，反向電阻大——單向導電性。返回半導體二極體半導體二極體二極體