《模拟电子技术》课程电子教案（PPT课件）第3章 二极管及其基本电路

3二极管及其基本电路半导体的基本知识3.13.2PN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HOME

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

3.1半导体的基本知识3.1.1半导体材料3.1.23半导体的共价键结构3.1.3本征半导体3.1.4杂质半导体HOME

3.1 半导体的基本知识 3.1.1 半导体材料 3.1.2 半导体的共价键结构 3.1.3 本征半导体 3.1.4 杂质半导体

3.1.1半导体材料根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。1．导体：容易导电的物体。如：铁、铜等2.绝缘体：几乎不导电的物体如：橡胶等HOME

3.1.1 半导体材料 根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分 导体、绝缘体和半导体。 1. 导体：容易导电的物体。如：铁、铜等 2. 绝缘体：几乎不导电的物体。 如：橡胶等

半导体是导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。在七定条件下可导电。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化缘GaAs等半导体特点：1）在外界能源的作用下，导电性能显著变化。光敏元件、热敏元件属于此类2）在纯净半导体内掺入杂质，导电性能显著增加。二极管、三极管属于此类

半导体是导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。在一 定条件下可导电。 典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。 半导体特点： 1) 在外界能源的作用下，导电性能显著变 化。光敏元件、热敏元件属于此类。 2) 在纯净半导体内掺入杂质，导电性能显 著增加。二极管、三极管属于此类

3.1.3本征半导体1.本征半导体化学成分纯净的半导体。制造半导体器的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”。它在物理结构上呈单晶体形态。电子技术中用的最多的是硅和锗。硅和锗都是4价元素，它们的外层电子都是4个。其简化原子结构模型如下图：硅和锗都是四价元素，外层原子轨道上具有四个电子，称为价电子。价电子受原子核的束缚力最小。物质的性质是由价电子决定的

1. 本征半导体——化学成分纯净的半导体。制造半导体器件 的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个 9”。它在物理结构上呈单晶体形态。电子技术中用的最多的 是硅和锗。 硅和锗都是4价元素，它们的外层电子都是4个。其简化原子 结构模型如下图： 硅和锗都是四价元素，外层原 子轨道上具有四个电子，称为 价电子。价电子受原子核的束 缚力最小。物质的性质是由价 电子决定的 。 3.1.3 本征半导体

1、本征半导体的共价键结构本征晶体中各原子之间靠得很近，使原分属于各原子的大块晶体中四个价电子同时受到的局部结构相邻原子的吸引，分两个电子的共价键别与周围的四个原子的价电子形成共价键正离子芯共价键中的价电子为这些原子所共有，并+42为它们所束缚，在空间形成排列有序的晶体。如下图所示：

本征晶体中各 原子之间靠得很近， 使原分属于各原子的 四个价电子同时受到 相邻原子的吸引，分 别与周围的四个原子 的价电子形成共价键。 共价键中的价电子为 这些原子所共有，并 为它们所束缚，在空 间形成排列有序的晶 体。如下图所示： 1、本征半导体的共价键结构

2、共价键性质共价键上的两个电子是由相邻原子各用一个电子组成的，这两个电子被成为束缚电子。束缚电子同时受两个原子的约束，如果没有足够的能量，不易脱离轨道。因此，在绝对温度T=0°K（-273°C）时，由于共价键中的电子被束缚着，本征半导体中没有自由电子，不导电。只有在激发下，本征半导体才能导电

2、共价键性质 共价键上的两个电子是由相邻原子各用一个电子 组成的，这两个电子被成为束缚电子。 束缚电子同时受两个原子的约束，如果没有足够 的能量，不易脱离轨道。 因此，在绝对温度T=0K（-273 C）时，由于 共价键中的电子被束缚着，本征半导体中没有自由电子， 不导电。只有在激发下，本征半导体才能导电

3、电子与空穴当导体处于热力学温度0°K时，+4+4导体中没有自由电由于热激发而产生的自由电子子。当温度升高或8+4+4受到光的照射时自由电子移动后而留下的空穴价电子能量增高，+4+4+4°有的价电子可以挣脱原子核的束缚由于随机热振动致使共价键被打破而产生而参与导电，成为空穴一电子对自由电子这一现象称为本征激发，也称热激发

由于随机热振动致使共价键被打破而产生 空穴－电子对 3、电子与空穴 当导 体处于 热 力学温度0K时， 导体中没有自由电 子。当温度升高或 受到光的照射时， 价电子能量增高， 有的价电子可以挣 脱原子核的束缚， 而参与导电，成为 自由电子。 这一现象称为本征激发，也称热激发

自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，原子的电中性被破坏，呈现出正电性，其正电量与电子的负电量相等，人们常称呈现正电性的这个空位为空穴可见因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对游离的部分自由电子也可能回到空穴中去，称为复合。本征激发和复合在一定温度下会达到动态平衡

自由电子产生的同时，在其原来的共价键 中就出现了一个空位，原子的电中性被破坏， 呈现出正电性，其正电量与电子的负电量相等 ，人们常称呈现正电性的这个空位为空穴。 可见因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成 对出现的，称为电子空穴对。游离的部分自由电子也 可能回到空穴中去，称为复合。本征激发和复合在一 定温度下会达到动态平衡

空穴的移动由于共价键中出现了空穴，在外加能源的激发下，邻近的价电子有可能挣脱束缚补到这个空位上，而这个电子原来的位置又出现了空穴，其它电子又有可能转移到该位置上。这样一来在共价键中就出现了电荷迁移一电流。电流的方向与电子移动的方向相反，与空穴移动的方向相同。本征半导体中，产生电流的根本原因是由于共价键中出现了空穴

空穴的移动 由于共价键中出现了空穴，在外加能源的激发 下，邻近的价电子有可能挣脱束缚补到这个空位上， 而这个电子原来的位置又出现了空穴，其它电子又有 可能转移到该位置上。这样一来在共价键中就出现了 电荷迁移—电流。 电流的方向与电子移动的方向相反，与空穴移 动的方向相同。本征半导体中，产生电流的根本原 因是由于共价键中出现了空穴