广州铁路职业技术学院：《模拟电子技术》第1章 半导体元件及其特性

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第1章半导体元件及其特性 1-1半导体二极管 1-2半导体三极管

第1章 1-1 半导体二极管 1-2 半导体三极管

Q1半导体二极管 ◆PN结的形成与特性 1.PN结的形成 在半导体材料(硅、锗)中掺入不同杂质可以分别形成 N型和P型两种半导体。N型半导体主要依靠自由电子导 电,称自由电子为多数载流子,而空穴数量远少于电子 数量,称空穴为少数载流子。P型半导体主要靠空穴导电 称空穴为多数载流子,而自由电子远少于空穴的数量, 称自由电子为少数载流子

1-1 半导体二极管 1．PN 在半导体材料(硅、锗)中掺入不同杂质可以分别形成 N型和P型两种半导体。N型半导体主要依靠自由电子导 电，称自由电子为多数载流子，而空穴数量远少于电子 数量，称空穴为少数载流子。P型半导体主要靠空穴导电， 称空穴为多数载流子，而自由电子远少于空穴的数量， 称自由电子为少数载流子。 PN结的形成与特性

当P型半导体和N型半导体接触以后,由于交界两 侧半导体类型不同,存在电子和空穴的浓度差。这样, P区的空穴向N区扩散,N区的电子向P区扩散,如图 1.1.1(a)所示。由于扩散运动,在P区和N区的接触面 就产生正负离子层。N区失掉电子产生正离子,P区得 到电子产生负离子。通常称这个正负离子层为PN结。 在PN结的P区一侧带负电,N区一侧带正电 PN结便产生了内电场,内电场的方向从N区指向P 区。内电场对扩散运动起到阻碍作用,电子和空穴的 扩散运动随着内电场的加强而逐步减弱,直至停止。 在界面处形成稳定的空间电荷区

当P型半导体和N型半导体接触以后，由于交界两 侧半导体类型不同，存在电子和空穴的浓度差。这样， P 区的空穴向N区扩散，N区的电子向P区扩散, 如图 1.1.1(a)所示。由于扩散运动， 在P 区和N区的接触面 就产生正负离子层。N区失掉电子产生正离子，P区得 到电子产生负离子。通常称这个正负离子层为PN结。 在ＰＮ结的Ｐ区一侧带负电，Ｎ区一侧带正电。 ＰＮ结便产生了内电场，内电场的方向从Ｎ区指向Ｐ 区。内电场对扩散运动起到阻碍作用， 电子和空穴的 扩散运动随着内电场的加强而逐步减弱，直至停止。 在界面处形成稳定的空间电荷区

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2PN结的特性 )正向导通 给N结加正向电压,即P区接正电源,N区接负电 源,此时称PN结为正向偏置 这时PN结外加电场与内电场方向相反,当外电场 大于内电场时,外加电场抵消内电场,使空间电荷区 变窄,有利于多数载流子运动,形成正向电流。外加 电场越强,正向电流越大,这意味着PN结的正向电阻 变小

2.PN结的特性 1） 给PN结加正向电压，即P区接正电源，N区接负电 源，此时称PN结为正向偏置。 这时PN结外加电场与内电场方向相反，当外电场 大于内电场时，外加电场抵消内电场，使空间电荷区 变窄，有利于多数载流子运动，形成正向电流。 外加 电场越强，正向电流越大， 这意味着PN结的正向电阻 变小

P 变薄 N P 变厚 空穴 6;⊕ 电子ee⊕ (多数) (少数0e Q⊕·电子 eee:eee。空穴 O;由}(多数) de少数小 内电场 R 内电场 lg 外电场 kg≈0 外电场 U 正向导通 反向截止

正向导通 反向截止

2)反向截止 给PN结加反向电压,称PN结反向偏置,如图所示 这时外加电场与内电场方向相同,使内电场的作用增 强,PN结变厚,多数载流子运动难于进行,有助于少数 载流子运动,形成电流I,少数载流子很少,所以电流 很小,接近于零,即PN结反向电阻很大

2）反向截止 给PN结加反向电压，称PN结反向偏置，如图所示。 这时外加电场与内电场方向相同，使内电场的作用增 强, PN结变厚，多数载流子运动难于进行，有助于少数 载流子运动，形成电流IR，少数载流子很少，所以电流 很小，接近于零，即PN结反向电阻很大

综上所述,PN结具有单向导电性,加正向电压 时,PN结电阻很小,电流I较大,是多数载流子的 扩散运动形成的;加反向电压时,PN结电阻很大, 电流职很小,是少数载流子运动形成的

综上所述，PN结具有单向导电性，加正向电压 时，PN结电阻很小，电流IR较大，是多数载流子的 扩散运动形成的；加反向电压时，PN结电阻很大， 电流IR很小，是少数载流子运动形成的

◆二极管的结构和类型 接在二极管P区的引出线称二极管的阳极,接 在N区的引出线称二极管的阴极。 二极管有许多类型。从工艺上分,有点接触型和 面接触型;按用途分,有整流管、检波二极管、稳压 二极管、光电二极管和开关二极管等

P 区的引出线称二极管的阳极，接 在N区的引出线称二极管的阴极。 二极管有许多类型。从工艺上分，有点接触型和 面接触型； 按用途分，有整流管、检波二极管、稳压 二极管、光电二极管和开关二极管等。 二极管的结构和类型