半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用

電子線路由有源電子器件和電阻、電容、電感等元件組成,半導(dǎo)體器件是構(gòu)成電子線路的核心部件。本章首先闡述半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性和PN結(jié)的形成機(jī)理,再討論半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)、伏安特性主要參數(shù)和等效電路模型，并列舉了半導(dǎo)體二極管典型應(yīng)用電路。

本章簡介半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體二極管PN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦园雽?dǎo)體二極管的典型應(yīng)用半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用本征半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體及載流子的運(yùn)動

1、N型半導(dǎo)體

2、P型半導(dǎo)體

3、半導(dǎo)體中載流子的運(yùn)動本節(jié)內(nèi)容

半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識1.本征半導(dǎo)體無雜質(zhì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)本征半導(dǎo)體是純凈的具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。(在T=0K時，相當(dāng)于絕緣體)。什么是半導(dǎo)體？什么是本征半導(dǎo)體？導(dǎo)體－－鐵、鋁、銅等金屬元素等低價元素，其最外層電子在外電場作用下很容易產(chǎn)生定向移動，形成電流。

絕緣體－－惰性氣體、橡膠等，其原子的最外層電子受原子核的束縛力很強(qiáng)，只有在外電場強(qiáng)到一定程度時才可能導(dǎo)電。

半導(dǎo)體－－導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，如硅（Si）、鍺（Ge）等，均為四價元素（其原子最外層電子一般為4個，受原子核的束縛力介于導(dǎo)體與絕緣體之間）。

半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識導(dǎo)電特性：(1)摻雜效應(yīng)：在本征半導(dǎo)體(純凈的且晶體結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體，在T=0K時，相當(dāng)于絕緣體。)中摻入少量其他元素(雜質(zhì))，可以改變和控制半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力和導(dǎo)電類型，藉此特性可制造各種半導(dǎo)體器件；(2)熱敏效應(yīng)：溫度變化可以改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力，藉此熱敏效應(yīng)可制造熱敏元件；(3)光敏效應(yīng)：光照可以改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力，并產(chǎn)生電動勢，藉此光電效應(yīng)可制造光電晶體管、光電耦合器和光電池等光電器件。

半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(1)本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)(1)T=0K(-273℃)共價鍵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無自由電子----不導(dǎo)電(3)復(fù)合：自由電子填補(bǔ)空穴，自由電子--空穴成對消失。一定溫度下，本征激發(fā)與復(fù)合運(yùn)動達(dá)到動態(tài)平衡，自由電子與空穴的濃度一定且相等，可按式(1-1)計(jì)算。溫度升高，熱運(yùn)動加劇，掙脫共價鍵的電子增多，自由電子與空穴對的濃度加大，本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力增強(qiáng)。(2)本征激發(fā)（熱激發(fā)）——T↑、光照，電子-空穴成對出現(xiàn)：具有足夠能量的價電子掙脫共價鍵的束縛而成為自由電子，共價鍵中留有一個空位置，稱為空穴。+4+4價電子自由電子空穴+4+4+4共價鍵注意區(qū)別：價電子與自由電子

半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識

本征半導(dǎo)體中載流子數(shù)目少，導(dǎo)電性差。溫度升高，熱運(yùn)動加劇，載流子濃度增大，導(dǎo)電性增強(qiáng)。熱力學(xué)溫度0K時不導(dǎo)電。為什么要將半導(dǎo)體變成導(dǎo)電性很差的本征半導(dǎo)體？(2)、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子運(yùn)載電荷的粒子稱為載流子。兩種載流子

本征半導(dǎo)體中存在兩種載流子----帶負(fù)電的自由電子和帶正電的空穴。外加電場作用下，兩種載流子均參與導(dǎo)電，且運(yùn)動方向相反。理解與區(qū)別：二者導(dǎo)電的本質(zhì)。

半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識自由電子：本征激發(fā)＋施主雜質(zhì)提供

----多(數(shù)載流)子空穴：本征激發(fā)產(chǎn)生----少(數(shù)載流)子摻入五價元素雜質(zhì)的半導(dǎo)體主要靠自由電子導(dǎo)電，摻入雜質(zhì)越多，自由電子濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)，因此稱為電子型或N型半導(dǎo)體。1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體----載流子數(shù)↑↑雜質(zhì)一般有兩種:五價(磷)→N(電子)型；三價(銦)→P(空穴)型1.N型半導(dǎo)體----摻入五價施主雜質(zhì)

半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體----載流子數(shù)↑↑2.P型半導(dǎo)體----摻入三價受主雜質(zhì)雜質(zhì)半導(dǎo)體以多子導(dǎo)電為主。摻入雜質(zhì)越多，多子濃度越高，導(dǎo)電能力越強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性可控?？昭ǎ罕菊骷ぐl(fā)＋受主雜質(zhì)提供

----多子自由電子：本征激發(fā)產(chǎn)生----少子摻入三價元素雜質(zhì)的半導(dǎo)體主要靠空穴導(dǎo)電，摻入雜質(zhì)越多，空穴濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)，因此稱為空穴型或P型半導(dǎo)體。

半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識

雜質(zhì)半導(dǎo)體主要靠多數(shù)載流子導(dǎo)電。摻入雜質(zhì)越多，多子濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性可控。

N型半導(dǎo)體主要靠電子導(dǎo)電，其多數(shù)載流子是電子，摻入雜質(zhì)越多，電子濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)。那么空穴比未加雜質(zhì)時的數(shù)目多了？少了？為什么？

P型半導(dǎo)體主要靠空穴導(dǎo)電，其多數(shù)載流子是空穴，摻入雜質(zhì)越多，空穴濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)。那么空穴比未加雜質(zhì)時的數(shù)目多了？少了？為什么？

在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，溫度變化時，載流子的數(shù)目變化嗎？少子與多子變化的數(shù)目相同嗎？少子與多子濃度的變化相同嗎？

半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識3、

半導(dǎo)體中載流子的運(yùn)動注意:自由電子導(dǎo)電----是在外電場或濃度梯度作用下，本身的定向運(yùn)動空穴導(dǎo)電----是在外電場或濃度梯度作用下，價電子依次