《模拟电子》课程PPT教学课件：第二章 半导体二极管及其基本电路 2.1 半导体的基本知识 2.2 PN结的形成及特性 2.3 半导体二极管

2半导体二极管及其基本电路 21半导体的基本知识 22PN结的形成及特性 23半导体二极管 24二极管基本电路及其分析方法 25特殊二极管 HOv配

2.1 半导体的基本知识 2.3 半导体二极管 2.4 二极管基本电路及其分析方法 2.5 特殊二极管 2.2 PN结的形成及特性

2.1半导体的基本知识 211半导体材料 212半导体的共价键结构 213本征半导体 21.4杂质半导体 HOME

2.1 半导体的基本知识 2.1.1 半导体材料 2.1.2 半导体的共价键结构 2.1.3 本征半导体 2.1.4 杂质半导体

2.1.1半导体材料 典型的半导体有硅S和锗Ge以及砷化镓GaAs等。 导电特点:1、其能力容易受温度、光照等环境因素影响 2、掺杂可以显著提高导电能力 2.1.2半导体的共价键结构 两个电子的共价键 正离子核 HOME

2.1.1 半导体材料 典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。 导电特点: 1、其能力容易受温度、光照等环境因素影响 2、掺杂可以显著提高导电能力 2.1.2 半导体的共价键结构

21.3本征半导体 本征半导体一化学成分纯净的半导体。它在物理结构上呈单晶体形态。 在T=0K和无外界激发时,不导电 本征激发由热激发或光照而产生的自由电子和空穴对。 空穴—共价键中的空位。 空穴的移动空六的运动是 靠相邻共价键中的价电子依次充 填空穴来实现的。 图213由于随机热振动致使共价键被打破而产生空穴电子对 HOME BACK NEXT

2.1.3 本征半导体 本征半导体—化学成分纯净的半导体。它在物理结构上呈单晶体形态。 在T=0K和无外界激发时，不导电 本征激发 空穴——共价键中的空位。 由热激发或光照而产生的自由电子和空穴对。 空穴的移动——空穴的运动是 靠相邻共价键中的价电子依次充 填空穴来实现的

空穴的移动—空穴的运动是靠相邻共价键中的价电子依次充填空六来实 现的。 ::● b :::● ●:◎::◎ 半导体导电特点1:其能力容易受温度、光照等环境因素影响 温度↑→载流子浓度个→导电能力个

空穴的移动——空穴的运动是靠相邻共价键中的价电子依次充填空穴来实 现的。 *半导体导电特点1：其能力容易受温度、光照等环境因素影响 温度↑→载流子浓度↑→导电能力↑

2.1.4杂质半导体 P型半导体 N型半导体 掺入三价杂质元素(如硼) 掺入五价杂质元素(如磷) 4 受主原子 4。(+3x4 +4 +5 施主正离子 +4) 图215P型干导体的共价结构 图216N型半导体的共价键结构 空穴 多子一它主要由杂质原子提供→自由电子 多子 自由电子=少子 由热激发形成 空穴 少子 空间电荷

2.1.4 杂质半导体 N型半导体 掺入五价杂质元素（如磷） P型半导体 掺入三价杂质元素（如硼） 自由电子 ＝ 多子 空穴 ＝ 少子 空穴 ＝ 多子 自由电子＝ 少子 由热激发形成 它主要由杂质原子提供 空间电荷

3.杂质对半导体导电性的影响 掺入杂质对本征半导体的导电性有很大 的影响,一些典型的数据如下: ①7=300K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: n=p=1.4×1010/cm3 ②掺杂后N型半导体中的自由电子浓度 n=5×1016/cm3 ③本征硅的原子浓度:4.96×1022cm3 以上三个浓度基本上依次相差106cm3 HOME BACK NEXT

掺入杂 质对本征半导体的导电性有很大 的影响，一些典型的数据如下: T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: n = p =1.4×1010/cm3 1 本征硅的原子浓度: 4.96×1022 3 /cm3 以上三个浓度基本上依次相差106 /cm3 。 2 掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度: n=5×1016/cm3 3. 杂质对半导体导电性的影响

本节中的有关概念 本征半导体、本征激发厂自由电子 复合 空穴 半导体导电特点1:其能力容易受温度、光照等环境因素影响 温度↑→载流子浓度↑→导电能力个 杂质半导体N型半导体、施主杂质5价) P型半导体、受主杂质(3价) 半导体导电特点2:掺杂可以显著提高导电能力 多数载流子、少数载流子 end HOiv配 BACK

• 本征半导体、本征激发 本节中的有关概念 end 自由电子 空穴 N型半导体、施主杂质(5价) P型半导体、受主杂质(3价) • 多数载流子、少数载流子 •杂质半导体 复合 *半导体导电特点1：其能力容易受温度、光照等环境因素影响 温度↑→载流子浓度↑→导电能力↑ *半导体导电特点2：掺杂可以显著提高导电能力

22PN结的形成及特性 221PN结的形成 222PN结的单向导电性 223PN结的反向击穿 224PN结的电容效应 HOME

2.2 PN结的形成及特性 2.2.1 PN结的形成 2.2.2 PN结的单向导电性 2.2.3 PN结的反向击穿 2.2.4 PN结的电容效应

22.1PN结的形成 载流子的扩散运动—浓度差产生的载流子移动 运动:漂移运动在电场作用下,载流子的移动 P区 内电场N区 P型 N型 形成过程可分成4步(动画) QQ⊕ 1、浓度差→多子的扩散运动 2、扩散→空间电荷区→内电场 3、内电场→少子的漂移运动 e④G →阻止多子的扩散 4、扩散与漂移达到动态平衡 扩散:空穴 电子 漂移:电子 空穴 BACK NEXT

2.2.1 PN结的形成 1、浓度差→多子的扩散运动 2、扩散→空间电荷区→内电场 3、内电场→少子的漂移运动 →阻止多子的扩散 4、扩散与漂移达到动态平衡 载流子的 运动： 扩散运动——浓度差产生的载流子移动 漂移运动——在电场作用下，载流子的移动 P区 N区 扩散：空穴 电子 漂移：电子 空穴 P 型 N 型 形成过程可分成4步（动画） ： 内电场