新疆大学：《电子线路》课程教学课件（PPT讲稿，线性部分）第一章 晶体二极管 第一节 半导体物理基础知识

第一章 晶体二极管 第一章前言 第一节半导体物理基础知识 第二节PN结 第三节： 晶体二极管电路的分析方法 第四节 晶体二极管的应用

第一章 前言 第一节 半导体物理基础知识 第二节 PN结 第三节 晶体二极管电路的分析方法 第四节 晶体二极管的应用 第一章 晶体二极管

第一章晶体二极管 前言 无论何种用途的电子系统，均由各种功能的 电子线路组成。电子线路是指包含有电子器件、 并能对电信号实现某种功能处理的电路，它由电 子器件加外围电路构成。 常用的电子器件有：晶体（半导体）二极管、三 极管、场效应管、集成电路等。外围电路主要由 直流电源、电阻、电容以及集成电路中常用的电 流源电路等组合而成。不同半导体器件具有不同 的特性。而同一种半导体器件，当外围电路提供 不同条件时，电路又会呈现不同的功能

第一章 晶体二极管 前言 无论何种用途的电子系统，均由各种功能的 电子线路组成。电子线路是指包含有电子器件、 并能对电信号实现某种功能处理的电路，它由电 子器件加外围电路构成。 常用的电子器件有：晶体(半导体)二极管、三 极管、场效应管、集成电路等。外围电路主要由 直流电源、电阻、电容以及集成电路中常用的电 流源电路等组合而成。不同半导体器件具有不同 的特性。而同一种半导体器件，当外围电路提供 不同条件时，电路又会呈现不同的功能

因此，要掌握各种功能电路的工作原理、 性能特点，首先要了解各种半导体器件的外特 性，掌握器件在不同条件下的等效模型及分析 方法；然后再根据外部电路提供的条件，分析 电路的功能和厅能达到的性能。 本章在简要了解半导体基本知识的基础上， 重点掌握器件的外特性。熟悉二极管的各种模 型，并会利用模型分析功能电路

因此，要掌握各种功能电路的工作原理、 性能特点，首先要了解各种半导体器件的外特 性，掌握器件在不同条件下的等效模型及分析 方法；然后再根据外部电路提供的条件，分析 电路的功能和所能达到的性能。 本章在简要了解半导体基本知识的基础上， 重点掌握器件的外特性。熟悉二极管的各种模 型，并会利用模型分析功能电路

1.1教学要求 1、了解PN结的基本特性 2、熟悉晶体二极管的数学模型，曲线模型， 简化电路模型，掌握各种模型的特点及应 用场合。 3、熟悉二极管电路的三种分析方法：图解法； 简化分析发；小信号分析法。能熟练利用 简化分析法分析各种功能电路 4、本章1.4节与1.5节根据教学需要，可作为 扩展内容

1.1 教学要求 1、了解PN结的基本特性 2、熟悉晶体二极管的数学模型，曲线模型， 简化电路模型，掌握各种模型的特点及应 用场合。 3、熟悉二极管电路的三种分析方法：图解法； 简化分析发；小信号分析法。能熟练利用 简化分析法分析各种功能电路 4、本章1.4节与1.5节根据教学需要，可作为 扩展内容

第一节半导体物理基础知识 一、本征半导体 半导体：是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 电阻率在(103一 109)2.cn 硅片

第一节 半导体物理基础知识 半导体：是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 硅片 一、本征半导体 电阻率在（ —— ） 3 10 − 9 10 .cm

锗与硅的原子结构模型： (a)硅 (b)锗 +14 +32

锗与硅的原子结构模型： +14 +32 （a）硅 (b) 锗

(c)惯性核模型 +4 储与硅都是单晶体； 硅和锗的单晶体称为本征半导体

(c) 惯性核模型 +4 锗与硅都是单晶体； 硅和锗的单晶体称为本征半导体

二、本征激发和复合 本征激发： 当温度升高或受到光线照射时，某些共价键中的价电 子从外界获得足够的能量，从而挣脱共价键的束缚，离开 原子而成为自由电子，同时，在共价键中留下相同数量的 空位，这种现象称为本征激发。 实际上，在自由电子空穴对产生过程中，还同时存在着复合 过程，这就是自由电子在热骚动过程中和空穴相遇而释放能量， 造成自由电子空穴对消失的过程

二、本征激发和复合 本征激发： 当温度升高或受到光线照射时，某些共价键中的价电 子从外界获得足够的能量，从而挣脱共价键的束缚，离开 原子而成为自由电子，同时，在共价键中留下相同数量的 空位，这种现象称为本征激发。 实际上,在自由电子-空穴对产生过程中,还同时存在着复合 过程,这就是自由电子在热骚动过程中和空穴相遇而释放能量, 造成自由电子-空穴对消失的过程

锗和硅共价键结构示意图

锗和硅共价键结构示意图 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4

空穴在晶格中移动示意图 由与带负电荷的价电子依次填补空位的作用与带正电荷的 粒子作反方向运动的效果相同，因次，可以把空位看作带 正电荷的载流子，并把它称为空穴。 结果 产生两种载流子，即自由电子和空穴。 这也是导体和半导体导电不同之处

+4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 空穴在晶格中移动示意图 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 结果： 产生两种载流子，即自由电子和空穴。 这也是导体和半导体导电不同之处。 由与带负电荷的价电子依次填补空位的作用与带正电荷的 粒子作反方向运动的效果相同，因次，可以把空位看作带 正电荷的载流子，并把它称为空穴