模电02、半导体二极管及其应用电路.ppt
动画先播放开头,然后停住分析可能将要发生的变化,再播放动画。扩散与漂移的平衡:温度升高-少子浓度升高-漂移电流增大,因此,平衡时,内电场较小*模拟电子技术基础电子教案V1.0陈大钦主编华中科技大学电信系模拟电子技术基础*第1章绪论第2章半导体二极管及其应用电路第3章半导体三极管及其放大电路基础第4章多级放大电路及模拟集成电路基础第5章信号运算电路第6章负反馈放大电路第7章信号处理与产生电路第8章场效应管及其放大电路第9章功率放大电路第10章集成运算放大器第11章直流电源2半导体二极管及其应用电路*2018半导体二极管及其应用电路0120192.1PN结的基本知识0220202.2半导体二极管0320212.3二极管应用电路0420222.4特殊二极管052.1PN结的基本知识2.1.1本征半导体及其导电性2.1.2杂质半导体2.1.3PN结及其单向导电性2.1.4PN结电容半导体:导电特性介于导体和绝缘体之间 典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。导电的重要特点1、其能力容易受环境因素影响(温度、光照等)2、掺杂可以显著提高导电能力原子结构简化模型2.1PN结的基本知识*图2.1.1本征半导体的共价键结构2.1.1本征半导体及其导电性1.本征半导体—完全纯净、结构完整的半导体晶体。在T=0K和无外界激发时,没有载流子,不导电原子结构简化模型2.1PN结的基本知识*温度?光照自由电子空穴本征激发空穴—共价键中的空位空穴的移动——空穴的运动是靠相邻共价键中的价电子依次充填空穴来实现的。由热激发或光照而产生自由电子和空穴对。温度??载流子浓度?+2.1.1本征半导体及其导电性2.本征激发复合-本征激发的逆过程载流子:自由移动带电粒子2.1PN结的基本知识*2.1.2杂质半导体图2.1.4P型半导体的共价键结构空穴是多数载流子自由电子为少数载流子。空间电荷011.N型半导体掺入少量的五价元素磷P自由电子是多数载流子(简称多子)空穴是少数载流子(简称少子)022.P型半导体掺入少量的三价元素硼B杂质对半导体导电性的影响*掺入杂质对本征半导体的导电性有很大的影响,一些典型的数据如下:T=300K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:n=p=1.4×1010/cm31本征硅的原子浓度:4.96×1022/cm33以上三个浓度基本上依次相差106/cm3。2掺杂后N型半导体中的自由电子浓度:n=5×1016/cm3本节中的有关概念*本征半导体、本征激发自由电子空穴N型半导体、施主杂质(5价)P型半导体、受主杂质(3价)多数载流子、少数载流子杂质半导体复合*半导体导电特点1: 其能力容易受温度、光照等环境因素影响 温度↑→载流子浓度↑→导电能力↑*半导体导电特点2:掺杂可以显著提高导电能力*1.浓度差?多子的扩散运动2.扩散?空间电荷区?内电场3.内电场?少子的漂移运动?阻止多子的扩散4、扩散与漂移达到动态平衡载流子的运动:扩散运动——浓度差产生的载流子移动漂移运动——在电场作用下,载流子的移动P区N区扩散:空穴电子漂移:电子空穴形成过程可分成4步(动画)内电场2.1.3PN结及其单向导电性1.PN结的形成*PN结形成的物理过程:因浓度差?空间电荷区形成内电场?内电场促使少子漂移?内电场阻止多子扩散最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。多子的扩散运动?杂质离子形成空间电荷区?对于P型半导体和N