电路与模拟电子技术电子教案教学课件作者洪小达4.1节课件.ppt

* 传媒研究所 半导体二极管和三极管 第 4 章 4.1　半导体基础知识与PN结特性 4.2　二极管的种类及特性 4.3　二极管的检测与应用 4.4　双极型三极管 4.6　三极管的识别、检测及应用 4.5 单极型三极管----场效应管 4.7 技能训练 半导体二极管、三极管 第 4 章 4.1　半导体的基础知识 4.1.1　本征半导体 4.1.2　杂质半导体 4.1.3　PN 结 4.1.1 本征半导体 半导体 — 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 本征半导体 — 纯净、结构完整的半导体。如硅、锗单晶体。 载流子 — 自由运动的带电粒子。 共价键 — 相邻原子共有价电子所形成的束缚。 +4 +4 +4 +4 硅(锗)的原子结构 Si 2 8 4 Ge 2 8 18 4 简化 模型 +4 惯性核 硅(锗)的共价键结构 价电子 自 由 电 子 (束缚电子) 空 穴 空穴 空穴可在共 价键内移动 第 4 章　半导体二极管、三极管 本征激发： 复 合： 　　自由电子和空穴在运动中相遇重新结合后成对消失的过程。 漂 移： 　　自由电子和空穴在电场作用下的定向运动。 　　在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共价键的束缚成为自由电子，同时在共价键中留下一个空位(空穴)的过程。 第 4 章　半导体二极管、三极管 两种载流子 电子(自由电子) 空穴 两种载流子的运动 自由电子(在共价键以外)的运动 空穴(在共价键以内)的运动 结论： 1. 本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少； 2. 半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电； 3. 本征半导体导电能力弱，且与温度有关。 两种载流子 第 4 章半导体二极管、三极管 4.1.2 杂质半导体 一、N 型半导体和 P 型半导体 N 型 +5 +4 +4 +4 +4 +4 磷原子 自由电子 电子为多数载流子 空穴为少数载流子 载流子数 ? 电子数 P 型 +3 +4 +4 +4 +4 +4 硼原子 空穴 空穴 — 多子 电子 — 少子 载流子数 ? 空穴数 施主 离子 施主 原子 受主 离子 受主 原子 第 4 章　半导体二极管、三极管 二、杂质半导体的导电作用 I IP IN I = IP + IN N 型半导体 I ? IN P 型半导体 I ? IP 三、P 型、N 型半导体的简化图示 负离子 多数载流子 少数载流子 正离子 多数载流子 少数载流子 + – 第 4 章　半导体二极管、三极管 4.1.3 PN 结 一、PN 结(PN Junction)的形成 1. 载流子的浓度差引起多子的扩散 2. 复合使交界面形成空间电荷区 (耗尽层) 空间电荷区特点: 无载流子， 阻止扩散进行， 利于少子的漂移。 3. 扩散和漂移达到动态平衡 扩散电流 等于漂移电流， 总电流 I = 0。 内建电场 PN 结形成 第 4 章　半导体二极管、三极管 二、PN 结的单向导电性 1. 外加正向电压(正向偏置) — forward bias P 区 N 区 内电场 + ? U R 外电场 外电场使多子向 PN 结移动, 中和部分离子使空间电荷区变窄。 IF 限流电阻 2. 外加反向电压(反向偏置) — reverse bias P 区 N 区 ? + U R 内电场 外电场 外电场使少子背离 PN 结移动， 空间电荷区变宽。 IR PN 结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大; 反偏截止，电阻很大，电流近似为零。 漂移运动加强形成反向电流 IR PN 结单向导电 第 4 章　半导体二极管、三极管 * * * *