第3章--常用半导体元件及其特性.ppt

4.理想二极管的特性 若二极管的正向压降远小于和它串联的电压，反向电流远小于和它并联的电流，可用理想二极管来等效二极管。理想二极管的门限电压和正向压降均为零，反偏时反向电流也为零。 二极管的理想等效模型 IZmax + - 稳压二极管符号 U I UZ IZ 稳压二极管特性曲线 IZmin 当稳压二极管工作在反向击穿状态下,当工作电流IZ在Izmax和 Izmin之间时,其两端电压近似为常数 正向同二极管 稳定电流 稳定电压 稳压二极管 偏置！正向与反向！ * 机械工业出版社 张志良主编 同名教材 配套电子教案 计算机电路基础 第3章 常用半导体元件及其特性 第3章 常用半导体元件及其特性 3.1 二极管 半导体 半导体的导电性能是介于导体和绝缘体之间。平时半导体导电能力很低如果掺入微量的杂质导电性能就会发生明显变化，根据掺入杂质元素的不同将半导体分为N型半导体和P型半导体。 PN结 N和P型半导体合在一起时两块半导体界面形成PN结。 P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子互相扩散，复合形成薄层PN结。 PN结外加电压时（1）PN结加正向电压—导通如图3-1所示（2）PN加反向电压时-不导通如图3-1所示 半导体的导电特性 现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。 Si 硅原子 Ge 锗原子 本征半导体 完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为本征半导体。 在硅和锗晶体中，每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。 通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。 硅和锗的共价键结构 共价键共 用电子对 +4 +4 +4 +4 +4表示除去价电子后的原子 共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。 形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。 共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。 +4 +4 +4 +4 在本征半导体中掺入某些微量的杂质，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。载流子：电子，空穴 N型半导体（主要载流子为电子，电子半导体） P型半导体（主要载流子为空穴，空穴半导体） 1.1.2 杂质半导体 N型半导体 在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑），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，其中四个与相临的半导体原子形成共价键，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，这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原子给出一个电子，称为施主原子。 硅或锗 +少量磷? N型半导体 N型半导体 多余电子 磷原子 硅原子 + N型硅表示 Si P Si Si P型半导体 在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或铟），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，与相临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。由于硼原子接受电子，所以称为受主原子。 硅或锗 +少量硼? P型半导体 空穴 P型半导体 硼原子 P型硅表示 Si Si Si B 硅原子 空穴被认为带一个单位的正电荷，并且可以移动 (2) N型半导体 4价元素掺入微量5价元素后形成N型半导体。 自由电子数空穴数。 4价元素掺入微量3价元素后形成P型半导体。 空穴数自由电子数。 (3) P型半导体 ⒈ P型半导体和N型半导体 ⑴ 本征半导体。 纯净的半导体材料称为本征半导体。 3.1.1 PN结 第3章 常用半导体元件及其特性 3.1 二极管 1.2.1 PN 结的形成 P型半导体 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － N型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 扩散运动 内电场E 漂移运动 空间电荷区 扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。 漂移运动 P型半导体 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － N型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 扩散运动 内电场E PN结处载流子的运动 内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。 漂移运动 P型半导体 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － N型半导体 + + + + + + + + + + + +