海南大学：《电子技术基础》课程教学课件（模拟电子技术基础）03 二极管及其基本电路

3二极管及其基本电路 3.1半导体的基本知识 3.2PN结的形成及特性 3.3半导体二极管 3.4二极管基本电路及其分析方法 3.5特殊二极管

3.1 半导体的基本知识 3.3 半导体二极管 3.4 二极管基本电路及其分析方法 3.5 特殊二极管 3.2 PN结的形成及特性

31半导体的基本知识 3.1.l半导体材料-Semiconductor Materials 3.1.2半导体的共价键结构-Covalent bond 3.l.3本征半导体-Intrinsic semiconducters 3.l.4杂质半导体-Doped semiconducters

3.1 半导体的基本知识 3.1.1 半导体材料- Semiconductor Materials 3.1.2 半导体的共价键结构-Covalent bond 3.1.3 本征半导体-Intrinsic semiconducters 3.1.4 杂质半导体-Doped semiconducters

3.1.1 Semiconductor Materials l.依导电能力（电阻率p-Resistivity)不同，物体分： ◆超导体—Superconduct0s:p1010(2cm) ◆半导体-Semiconductor:p=10-4~1010(2cm) Electronic devices are constructed from Semiconductors. The most common Semiconductor material is silicon (Si); however,germanium (Ge)is sometimes used

3.1.1 Semiconductor Materials 1.依导电能力(电阻率-Resistivity)不同, 物体分: ◆半导体—Semiconductor:  =10－4～1010(cm) ◆导体—conductors:  1010 (cm) ◆超导体—Superconductors:  < 10－6(cm) Electronic devices are constructed from Semiconductors. The most common Semiconductor material is silicon (Si); however, germanium (Ge) is sometimes used

2.The atomic structure model of Si,or Ge 硅原子结构模型 锗原子结构模型 简化画法 ◆价电子一Valence electrons:硅和锗（四价元素） 原子最外层轨道上的4个电子。 ◆硅/锗晶体(Crystal)-si atomic+si atomic+-. 形成具有共价健结构(Covalent bond)的晶体

2. The atomic structure model of Si, or Ge si 硅原子结构模型 Ge 锗原子结构模型 Ge ◆价电子—Valence electrons: 硅和锗(四价元素) 原子最外层轨道上的4个电子。 +4 简化画法 ◆硅/锗晶体(Crystal) - si atomic+si atomic+. 形成具有共价健结构( Covalent bond )的晶体

3.1.2半导体的共价键结构 The covalent bond of Semiconductor ◆共价键(covalent bond)结构：每个硅或锗原子最外 层轨道上的4个价电子分别与周围的4个原子的价电子 形成的共价电子对结构。 F< *In si(Ge),each atom shares a valence electron with each 4 of its neighbors. ◆半导体导电的两个特性： 温度特性-Temperature characteristics 掺杂特性-Doping characteristics

◆共价键(covalent bond )结构: 每个硅或锗原子最外 层轨道上的4个价电子分别与周围的4个原子的价电子 形成的共价电子对结构。 3.1.2 半导体的共价键结构 The covalent bond of Semiconductor +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 *In si (Ge), each atom shares a Valence electron with each of its neighbors. ◆半导体导电的两个特性: 温度特性– Temperature characteristics 掺杂特性– Doping characteristics

◆温度特性：半导体的导电能力随环境温度、光 照的变化而显著变化。 ◆掺杂特性：半导体中掺入杂质(impurity)可改 变半导体的导电类型和导电能力。 *本征半导体(intrinsic semiconducter):化学成分 纯净、未掺入杂质的半导体。 *掺杂半导体(doped semiconducter)-杂质半导体 (impurity semiconducter):在本征半导体中掺入 少量其它元素，如五价磷(P)或三价硼(B)所形 成的半导体

◆掺杂特性:半导体中掺入杂质(impurity) 可改 变半导体的导电类型和导电能力。 本征半导体(intrinsic semiconducter):化学成分 纯净、未掺入杂质的半导体。 掺杂半导体(doped semiconducter)-杂质半导体 (impurity semiconducter):在本征半导体中掺入 少量其它元素, 如五价磷 (P) 或三价硼(B)所形 成的半导体。 ◆温度特性:半导体的导电能力随环境温度、光 照的变化而显著变化

3.l.3 Intrinsic Semiconducters本征半导体 1.本征半导体：化学成分纯净的半导体晶体。 纯度要达到99.9999999%（常称“九个9”）。 2.本征半导体的导电特点 ◆在绝对温度T=0K时，所有价电子都被共价键 束缚在共价键中，不能成为自由电子。因此， 本征半导体的导电能力很弱，接近绝缘体。 ◆本征激发（热激发）产生自由电子、空穴对而 成为参与导电的载流子

3.1.3 Intrinsic Semiconducters 本征半导体 1. 本征半导体:化学成分纯净的半导体晶体。 纯度要达到99.9999999%(常称 “九个9”)。 2. 本征半导体的导电特点 ◆在绝对温度T=0K时, 所有价电子都被共价键 束缚在共价键中, 不能成为自由电子。因此， 本征半导体的导电能力很弱，接近绝缘体。 ◆本征激发 (热激发) 产生自由电子、空穴对而 成为参与导电的载流子

3.本征激发：当温度↑或受到光的照射时，个别 价电子获得足够的能量，挣脱原子核的束缚，成 为自由电子(Electron).同时在其原来的共价键 中就出现了一个空位，称为空穴(hole)。 +4 +4】 +4 动画演示 本征激发 ●+4】。 (flash) 图21.3由于随机热振动致使共价健被打破而产生空穴电子对

3. 本征激发: 当温度或受到光的照射时, 个别 价电子获得足够的能量, 挣脱原子核的束缚,成 为自由电子(Electron).同时在其原来的共价键 中就出现了一个空位，称为空穴(hole)。 动画演示 本征激发 (flash)

◆电子空穴对 n:=p: +4● +4●● +4 N:自由电子的个数 P:空穴的个数 +40●(+4●● +4 ◆温度越高，电子 自由电子 空穴 空穴对越多。常温 300K时，电子空穴 对的浓度： 硅：1.4×100 cm3, 锗：2.5×10 电子空穴对 cm

自由电子 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 空穴 电子空穴对 ◆电子空穴对 ni ＝pi Ni : 自由电子的个数 Pi : 空穴的个数 ◆ 温度越高，电子 空穴对越多。常温 300K时, 电子空穴 对的浓度： 3 13 3 10 cm 1052 cm 硅： . 1041 ，锗： . 

4.电子空穴的移动 外加电场E作用下 ◆自由电子（带负电荷） 移动→形成电子流 X3→X2→X1 ◆空穴（带正电荷）移动 图2.14电子与空穴的移动 →形成空穴流 X1>X2→X3 电子流+空穴流=，总电流

＋ － 电子流＋空穴流=总电流 ◆自由电子(带负电荷) 移动形成电子流 X3 X2 X1 ◆空穴(带正电荷)移动 形成空穴流 X1 X2 X3 4. 电子空穴的移动 外加电场E作用下