模拟电子技术2
28页1、模拟电子技术模拟电子技术 2 2本文由 ljf04053213 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。半导体二极管及基本电路半导体的基本知识 PN 结的形成及特性 半导体二极管二极管基本电路分析特殊二极管半导体的基本知识 半导体的基本知识根据物体导电能力(电阻率)的不同,划分为导体、绝缘 体和半导体。 半导体的电阻率为 10-3109 ?cm。典型的半导体有硅 Si和锗 Ge 以及砷化镓 GaAs 等。 半导体的特点:1)导电能力不同于导体、绝缘体; 2)受外界光和热刺激时电导率发生很大变化光敏元件、 热敏元件; 3)掺进微量杂质,导电能力显著增加半导体。本征半导体、空穴及其导电作用 杂质半导体半导体的共价键结构硅 和锗 是四价元素,在原子最外层轨道上的四 锗 个电子称为价电子。它们分别与周围的四个原子的 价电子形成共价键。 原子按一定规律整齐排列,形成晶体点阵后, 结构图为:+4 +4 +4+4 +4 +4+4 +4 +4+4 +4 +4 返回本征半导体、空穴及其导电作用本征半导体完全纯净的、结构完整的半导体晶体。 载流子可以
2、自由移动的带电粒子。电导率与材料单位体积中所含载流子数 有关,载流子浓度越高,电导率越高。返回电子空穴对当 T=0K 和无外界激发时,导体中没有栽流子,不导电。当 温度升高或受到光的照射时,价电子能量增高,有的价电子 可以挣脱原子核的束缚,而参与导电,成为自由电子本 证激发。本征激发+4空穴+4 +4+4 +4 +4+4 +4 +4动画 1-1+4 +4 +4自由电子自由电子产生的同时,在其原来的共价键中就出现了一个空位,这个空位为空穴。 因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的,称为电 返回 子空穴对。杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质,可使半导 体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元 素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。N 型半导体(电子型半导体)多余电子, 在本征半导体中掺入五价的元素(磷、砷、锑 ) 多余电子, 成为自由电子 自由电子 +4 +4 +4 +4 +4 +5 +4 +4 +4 +5 +4 +4 返回 +4 +4P 型半导体(空穴型半导体) 型半导体在本征半导体中掺入三价的元素(硼)空穴 空穴+4 +4 +4+4 +3 +4 +4
3、+4 +3 +4 +4+4 +4 +4返回N 型半导体的多数载流子为电子,少数载流子是空穴; P 型半导体的多数载流子为空穴,少数载流子是电子。 例:纯净硅晶体中硅原子数为 1022/cm3 数量级,10 在室稳下,载流子浓度为 ni=pi=1010 数量级,掺入百万分之一的杂质(1/10-6) ,即杂质浓度 为1022*(1/106)=1016 数量级, 则掺杂后载流子浓度为1016+1010,约为 1016 数量级, 比掺杂前载流子增加 106,即一百万倍。返回PN 结的形成及特性 PN 结的形成及特性PN 结的形成 PN 结的单向导电性PN 结的形成在一块本征半导体 两侧通过扩散不同的杂 质,分别形成 N 型半导体 和 P 型半导体。 因浓度差 多子的扩散运动+ 三价的元素产生多余空穴+ 五价的元素产生多余电子动画由杂质离子形成空间电荷区 杂质离子 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PN 结的单向导电性(1) PN 结加正向电压外加的正向电压,方 向与 PN 结内电场方向相反, 削弱了内电场。于是,内 电场对多子扩散运动的阻 碍减弱,扩散电流加大。 扩散电流
4、远大于漂移电流, 可忽略漂移电流的影响, PN 结呈现低阻性。P 区的 电位高于 N 区的电位,称 为加正向电压,简称正偏。动画(2)PN 结加反向电压 ) 结加反向电压外加反向电压,方向与 PN 结内电场方向相同,加强 了内电场。内电场对多子扩散运动的阻碍增强,扩散 电流大大减小。此时 PN结区的少子在内电场的作用下 形成的漂移电流大于扩散电流,可忽略扩散电流,PN 结呈现高阻性。 P 区的电位低于 N 区的电位,称为加反 向电压,简称反偏。在一定的温度条件下,由本 征激发决定的少子浓度是一定 的,故少子形成的漂移电流是 恒定的,基本上与所加反向电 压的大小无关,这个电流也称 为反向饱和电流。动画总之:PN 结正向电阻小,反向电阻 大单向导电性。返回半导体二极管 半导体二极管二极管 :一个 PN 结就是一个二极管。 单向导电: 单向导电:二极管正极接电源正极,负极接电源负 极时电流可以通过。反之电流不能通过。 符号:半导体二极管的结构二极管按结构分有点接触型、面接触型二大类。 PN 结面积小,结电容小, (1) 点接触型二极管用于检波和变频等高频电路。(2) 面接触型二极管PN 结面
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