《模拟电子技术》课程教学课件（PPT讲稿）知识点5 特殊二极管

第1章半导体二极管及其应用电路 知识点2半导体的导电特性 1.导体：电阻率p102cm的物质。如橡胶、 塑料等。 3.半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物 质。如硅、锗、硒以及大多数金属氧化物和硫化物。 通常情况下纯净半导体的导电能力较差，但随着 外界条件改变，其导电能力会有较大改变。 电气与电子工程学院

第1章 半导体二极管及其应用电路 知识点2 半导体的导电特性 1. 导体：电阻率  109 ·cm的物质。如橡胶、 塑料等。 3. 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物 质。如硅、锗、硒以及大多数金属氧化物和硫化物。 通常情况下纯净半导体的导电能力较差，但随着 外界条件改变，其导电能力会有较大改变。 电气与电子工程学院

第1章半导体二极管及其应用电路 。=中一一。”。一=”。=中中 半导体具有以下特性： 。 (1)热敏特性：当半导体受热时，电阻率会发生变化， 利用这个特性制成热敏元件。 ·(2)光敏特性：当半导体受到光照时，电阻率会发生改 变，利用这个特性制成光电器件。 ·3)掺杂特性：在纯净的半导体中掺入某种微量的杂质 后，它的导电能力就可增加几十万乃至几百万倍。利 用这种特性制成各种不同用途的半导体器件。 电气与电子工程学院

第1章 半导体二极管及其应用电路 半导体具有以下特性： • (1)热敏特性：当半导体受热时，电阻率会发生变化， 利用这个特性制成热敏元件。 • (2)光敏特性：当半导体受到光照时，电阻率会发生改 变，利用这个特性制成光电器件。 • (3)掺杂特性：在纯净的半导体中掺入某种微量的杂质 后，它的导电能力就可增加几十万乃至几百万倍。利 用这种特性制成各种不同用途的半导体器件。 电气与电子工程学院

第1章半导体二极管及其应用电路 1.1.1本征半导体及其导电特性 现代电子学中，用得最多的半导体是硅和储，它们 的最外层电子（价电子）都是四个。 原子结构 电气与电子工程学院

第1章 半导体二极管及其应用电路 1.1.1 本征半导体及其导电特性 现代电子学中，用得最多的半导体是硅和锗，它们 的最外层电子（价电子）都是四个。 电气与电子工程学院 原子结构

第1章半导体二极管及其应用电路 。小=中e●e.中中。一=。”。”● 硅和锗的晶体结构 四价元素的原子常常用 +4电荷的正离子和周围4个 价电子表示。 简化模型 电子器件所用的半导体具有晶体结构，因此把半导 体也称为晶体。 电气与电子工程学院

第1章 半导体二极管及其应用电路 电气与电子工程学院 硅和锗的晶体结构 四价元素的原子常常用 + 4 电荷的正离子和周围 4个 价电子表示。 +4 简化模型 电子器件所用的半导体具有晶体结构，因此把半导 体也称为晶体

第1章半导体二极管及其应用电路 完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结构的半导 体称为本征半导体。 将硅或锗材 料提纯便形成单 价 ● 电 晶体，它的原子 共 子 结构为共价键结 键 O 构。 在绝对0度（T=0K)，价电子被共价键束缚着，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

第1章 半导体二极管及其应用电路 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结构的半导 体称为本征半导体。 将硅或锗材 料提纯便形成单 晶体，它的原子 结构为共价键结 构。 价 电 子 共 价 键 在绝对0度（T=0K），价电子被共价键束缚着，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

第1章半导体二极管及其应用电路 ●e地ee●e。ee中e年● 当温度升高或受光照 T↑ 时，将有少数价电子克服 共价键的束缚成为自由电 子，在原来的共价键中留 下一个空位—空穴。 自由电子 -4 自由电子和空穴使本 征半导体具有导电能力， 空穴 但很微弱。 空穴可看成带正电的载流子 电气与电子工程学院

第1章 半导体二极管及其应用电路 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 自由电子 空穴 当温度升高或受光照 时 ，将有少数价电子克服 共价键的束缚成为自由电 子，在原来的共价键中留 下一个空位——空穴。 T  自由电子和空穴使本 征半导体具有导电能力， 但很微弱。 空穴可看成带正电的载流子 电气与电子工程学院

第1章半导体二极管及其应用电路 带负电的自由电子 1.半导体中两种载流子 带正电的空穴 2.本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现， 称为电子-空穴对。 3.本征半导体中自由电子的浓度等于空穴的浓度。 4.由于物质的运动，自由电子和空穴不断地产生又 不断地复合。在一定的温度下，产生与复合运动会达到 平衡，载流子的浓度就一定了。 5.载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升 高，基本按指数规律增加。 电气与电子工程学院

第1章 半导体二极管及其应用电路 电气与电子工程学院 1. 半导体中两种载流子 带负电的自由电子 带正电的空穴 2. 本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现， 称为 电子 - 空穴对。 3. 本征半导体中自由电子的浓度等于空穴的浓度。 4. 由于物质的运动，自由电子和空穴不断地产生又 不断地复合。在一定的温度下，产生与复合运动会达到 平衡，载流子的浓度就一定了。 5. 载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升 高，基本按指数规律增加

第1章半导体二极管及其应用电路 K 1.1.2N型半导体 在本征半导体中糁入某些微量的杂质，就会使半 导体的导电性能发生显著变化。 N型半导体 杂质半导体有两种 P型半导体 在硅或锗的晶体中掺入少量的五价杂质元素，如 磷、锑、砷等，即构成、型半导体（或称电子型半导 体)。 常用的五价杂质元素有磷、锑、砷等。 电气与电子工程学院

第1章 半导体二极管及其应用电路 1.1.2 N型半导体 杂质半导体有两种 N 型半导体 P 型半导体 在硅或锗的晶体中掺入少量的 五价杂质元素，如 磷、锑、砷等，即构成 N 型半导体(或称电子型半导 体)。 常用的 五 价杂质元素有磷、锑、砷等。 在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半 导体的导电性能发生显著变化。 电气与电子工程学院

第1章半导体二极管及其应用电路 本征半导体掺入五价元素后，原来晶体中的某 些硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有5个 价电子，其中4个与硅构成共价键，多余一个电子只 受自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。 自由电子 五价杂质原子称为施 主原子。 电子称为多数载流子 施主原子 空穴称为少数载流子 电气与电子工程学院

第1章 半导体二极管及其应用电路 电气与电子工程学院 本征半导体掺入 五价元素后，原来晶体中的某 些硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有 5 个 价电子，其中 4 个与硅构成共价键，多余一个电子只 受自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +5 +4 自由电子 施主原子 电子称为多数载流子 空穴称为少数载流子 五价杂质原子称为施 主原子

第1章半导体二极管及其应用电路 ●e地ee●e。ee中e年● 1.1.3P型半导体 在硅或锗的晶体中掺入少量的三价杂质元素，如硼、 镓、铟等，即构成P型半导体。 ®】 三价杂质原子称为受 空穴 主原子。 空穴浓度多于电子 受主 浓度，即p>n。空穴 原子 为多数载流子，电子为 少数载流子。 电气与电子工程学院

第1章 半导体二极管及其应用电路 1.1.3 P型半导体 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 在硅或锗的晶体中掺入少量的 三价杂质元素，如硼、 镓、铟等，即构成P 型半导体。 +3 空穴浓度多于电子 浓度，即 p >> n。空穴 为多数载流子，电子为 少数载流子。 三价杂质原子称为受 主原子。 受主 原子 空穴 电气与电子工程学院