西南交通大学：《模拟电路》第二章 半导体二极管及其基本电路

第二章半导体二极管及其基本电路 半导体基本知识 PN结的形成及特性 半导体二极管 二极管基本电路及其分析方法 特殊二极管

第二章 半导体二极管及其基本电路 半导体基本知识 PN结的形成及特性 半导体二极管 二极管基本电路及其分析方法 特殊二极管

21半导体基础知识 2.11半导体材料 导体:容易导电的物体。如:铁、铜等 绝缘体:几乎不导电的物体。如:橡胶等 半导体:导电性能介于导体和半导体之间的物体。 电子技术中用的最多的是硅和锗 半导体的特点: 1)在外界能源的作用下,导电性能显著变化。 如:光敏元件、热敏元件。 2)在纯净半导体內掺入杂质,导电性能显著增加。 如:二极管、三极管

2.1 半导体基础知识 导体：容易导电的物体。如：铁、铜等 绝缘体：几乎不导电的物体。如：橡胶等 2.1.1 半导体材料 半导体：导电性能介于导体和半导体之间的物体。 半导体的特点： 1) 在外界能源的作用下，导电性能显著变化。 2) 在纯净半导体内掺入杂质，导电性能显著增加。 如:光敏元件、热敏元件。 如:二极管、三极管。 电子技术中用的最多的是硅和锗

2.1.2半导体的结构 砖:原子序数为14 储原子序数为32;外围电子价电子邀为4 简化原子结构模型: 电子 束缚电子 共 硅 (锗) +4) +4(。)(+4 晶体结构:

硅:原子序数为14; 锗:原子序数为32; 外围电子(价电子)数为4. 简化原子结构模型: 硅 锗 电子 2.1.2 半导体的结构 晶体结构: +4 +4 +4 +4 自由电子 空穴 束缚电子 共 价 键 •

2.1.3本征半导体 本征半导体:几乎不含任何杂质的半导体 在一定的能量(如温度、磁 场等)激发下,会使一些价电子多?与由电子 束缚电子 获得足够的能量挣脱束缚成为自 由电子,在共价键中就留下了 共 个空位一空穴。 在外加能量的激发下,邻近电 +4 4 子填补到该空位,出现电荷迁移

+4 +4 +4 +4 自由电子 空穴 束缚电子 共 价 键 在一定的能量（如温度、磁 场等）激发下，会使一些价电子 获得足够的能量挣脱束缚成为自 由电子，在共价键中就留下了一 个空位—空穴。 在外加能量的激发下，邻近电 子填补到 该空位，出现电荷迁移。 本征半导体: 几乎不含任何杂质的半导体。 2.1.3 本征半导体

2.1.4杂质半导体 掺杂的目的:提高半导体的导电性; 分类:电子半导体(N型)和空穴半导体(P型) 1.N型半导体 晶体中掺入少量5价元素, e自由电子 如磷、锑等 <。x。 +4 +5 多余的电子很容易挣脱原子 核的束缚,成为自由电子 +4)

掺杂的目的：提高半导体的导电性； 分类：电子半导体（N型）和空穴半导体（P型） 1. N型半导体 晶体中掺入少量5价元素， 如磷、锑等 +4 +5 +4 +4 自由电子 多余的电子很容易挣脱原子 核的束缚，成为自由电子。 2.1.4 杂质半导体

N型半导体可简化为下图: ④d 自由电子 「磷原子核 另外,硅晶体会产生少量的电子空穴对。 所以N型半导体中的导电离子有两种 自由电子多数载流子(由两部分组成 空穴—少数载流子

N型半导体可简化为下图： 磷原子核 自由电子 另外，硅晶体会产生少量的电子空穴对。 所以N型半导体中的导电离子有两种： 自由电子 空穴 ——少数载流子 ——多数载流子（由两部分组成）

2.P型半导体 在4价元素晶体中掺入 少量3价元素,如硼、铟等, Ⅹ 主要载流子:空穴。 +4) +3 +4) +4) 。<

2. P型半导体 在4价元素晶体中掺入 少量3价元素，如硼、铟等， +4 +3 +4 +4 空穴 主要载流子：空穴

在P型半导体中,杂质原子由于获得一个电子 而成为一个带单位负电荷的负离子。而硅原子的共 价键由于失去一个电子而形成空穴。所以P型半导体 可简化为下图: GGG空 ◇△硼原子核 P型半导体中的导电离子有两种 自由电子—少数载流子 空穴—多数载流子(由两部分组成)

在P型半导体中，杂质原子由于获得一个电子 而成为一个带单位负电荷的负离子。而硅原子的共 价键由于失去一个电子而形成空穴。所以P型半导体 可简化为下图： P型半导体中的导电离子有两种： 硼原子核 空穴 自由电子 空穴 ——少数载流子 ——多数载流子（由两部分组成）

2.2PN结的形成及特性 P型和N型半导体中,正负电荷数相等,呈电中 P材料与一块N型材料相结合,在两料材料的交 界处将形成PN结。 1、PN结的形成之1 空间电荷区(耗尽层)—PN结 8⊙⑥e 088⊙⊕④ P区 N区 内电场

P型和N型半导体中，正负电荷数相等，呈电中 P性。型材料与一块N型材料相结合，在两料材料的交 界处将形成PN结。 1、PN结的形成： P区 N区 空间电荷区（耗尽层）——PN结 内电场 2.2 PN结的形成及特性

空间电荷区的作用: (1)阻挡多数载流子扩散 (2)促进少数载流子漂移。 扩散和漂移运动达到平衡后:扩散电流与漂移电流 相等,PN结总电流为0。空间电荷区的宽度也达到稳定

空间电荷区的作用： （1）阻挡多数载流子扩散 （2）促进少数载流子漂移。 扩散和漂移运动达到平衡后：扩散电流与漂移电流 相等，PN结总电流为0。空间电荷区的宽度也达到稳定