《线性电路——模拟电子技术基础》第一章 半导体二极管及其基本电路

模拟电子技术基础 第一章 半导体二极管及其基本电路

1 第一章 半导体二极管及其基本电路 模拟电子技术基础

电路符号 实际二极管的照片

2 实际二极管的照片 电路符号

§11半导体的基本知识 导体:自然界中很容易导电的物质称为导体, 金属一般都是导体 绝缘体:有的物质几乎不导电,称为绝缘体, 如橡皮、陶瓷、塑料和石英。 半导体:另有一类物质的导电特性处于导体和 绝缘体之间,称为半导体,如锗、硅、 砷化镓和一些硫化物、氧化物等

3 导体：自然界中很容易导电的物质称为导体， 金属一般都是导体。 绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体， 如橡皮、陶瓷、塑料和石英。 半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和 绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、 砷化镓和一些硫化物、氧化物等。 §1.1 半导体的基本知识

半导体的导电机理不同于其它物质,所以它具有 不同于其它物质的特点。例如: 当受外界热和光的作用时,它的导电能 力明显变化。 往纯净的半导体中掺入某些杂质,会使 它的导电能力明显改变

4 半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有 不同于其它物质的特点。例如： • 当受外界热和光的作用时，它的导电能 力明显变化。 • 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使 它的导电能力明显改变

士 半导体的共价键结构 现代电子学中,用的最多的半导体是硅(+14)和锗 (+32),它们的最外层电子(价电子)都是四个。 通过一定的工艺过程,可以将半导体制成晶体。5

5 现代电子学中，用的最多的半导体是硅（+14）和锗 （+32），它们的最外层电子（价电子）都是四个。 Ge Si 通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。 半导体的共价键结构

1.1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 在硅和锗晶体中,原子 按四角形系统组成晶体点阵, 每个原子都处在正四面体的 中心,而四个其它原子位于 四面体的顶点,每个原子与 其相临的原子之间形成共价 键,共用一对价电子。 硅和锗的晶 体结构:

6 一、本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。 在硅和锗晶体中，原子 按四角形系统组成晶体点阵， 每个原子都处在正四面体的 中心，而四个其它原子位于 四面体的顶点，每个原子与 其相临的原子之间形成共价 键，共用一对价电子。 硅和锗的晶 体结构： 1.1.1 本征半导体、空穴及其导电作用

硅和锗的共价键结构 Y飞 共价键共 +4 +4表示 用电子对 除去价电“53 子后的原 +4 ><N

7 硅和锗的共价键结构 共价键共 用电子对 +4 +4 +4 +4 +4表示 除去价电 子后的原 子

形成共价键后,每个原子的最外层 电子是八个,构成稳定结构。 4< 没@g “共价键有很强的结合力,使原子规 则排列,形成晶体。 共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中,称为 束缚电子,常温下束缚电子很难脱离共价键成为自 由电子,因此本征半导体中的自由电子很少,所以 本征半导体的导电能力很弱

8 共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为 束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自 由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以 本征半导体的导电能力很弱。 形成共价键后，每个原子的最外层 电子是八个，构成稳定结构。 共价键有很强的结合力，使原子规 则排列，形成晶体。 +4 +4 +4 +4

、本征半导体的激发和复合 1.载流子、自由电子和空穴 在绝对0度(T=0K)和没有外界激发时,价 电子完全被共价键東缚着,本征半导体中没有 可以运动的带电粒子(即载流子),它的导电 能力为0,相当于绝缘体。 在常温下,由于热激发,使一些价电子获 得足够的能量而脱离共价键的束缚,成为自由电 子,同时共价键上留下一个空位,称为空穴

9 二、本征半导体的激发和复合 在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时,价 电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有 可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电 能力为 0，相当于绝缘体。 在常温下，由于热激发，使一些价电子获 得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电 子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。 1.载流子、自由电子和空穴

空穴 (+4)N1(+4 自由电子 +4 束缚电子

10 +4 +4 +4 +4 空穴 自由电子 束缚电子