文档介绍：第14章半导体器件
二极管
稳压二极管
双极型晶体管
PN结及其单向导电性
半导体的导电特性
光电器件
学会用工程观点分析问题,就是根据实际情况, 对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近
似,以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。
对于元器件,学习重点放在特性、参数、技术指标和正确使用方法,不过于追究其内部机理。讨论器件的目的在于应用。
对电路进行分析计算时,只要能满足技术指标, 就不要过分追究精确的数值。工程上允许一定的误差,可采用合理估算的方法。
半导体的导电特性
半导体的导电特性:
掺杂性:往纯净的半导体中掺入某些杂质,导电能
力明显改变(可做成各种不同用途的半导
体器件,如二极管、晶体管和晶闸管等)。
光敏性:当受到光照时, 导电能力明显变化(可做
成各种光敏元件,如光敏电阻、光敏二极
管、光敏晶体管等)。
热敏性:当环境温度升高时,导电能力显著增强
(可做成温度敏感元件,如热敏电阻)。
本征半导体
完全纯净的、晶格完整的半导体,称为本征半导体。
晶体中原子的排列方式
硅单晶中的共价键结构
共价健
共价键中的两个电子,称为价电子。
价电子
价电子
价电子在获得一定能量(温度升高或受光照)后, 即可挣脱原子核的束缚,成为自由电子(带负电), 同时共价键中留下一个空位,称为空穴(带正电)。
本征半导体的导电机理
这一现象称为本征激发。
温度愈高,晶体中产生的自由电子便愈多。
自由电子
在外电场的作用下, 空穴吸引相邻原子的价电子来填补,而在该原子中出现一个空穴,其结果相当于空穴的运动(相当于正电荷的移动)。
空穴
本征半导体的导电机理
当半导体两端加上外电压时,在半导体中将出现两部分电流:
(1) 自由电子作定向运动电子电流
(2) 价电子递补空穴空穴电流
注意:
(1) 本征半导体中的载流子数目极少,其导电性能很差;
(2) 温度愈高,载流子的数目愈多, 半导体的导电性
能也就愈好。所以,温度对半导体器件性能影响很大。
自由电子和空穴都称为载流子。
自由电子和空穴成对地产生的同时, 又不断复合。在一定温度下,载流子的产生和复合达到动态平衡,半导体中的载流子便维持一定的数目。
N型半导体和 P 型半导体
掺杂后自由电子数目
大量增加,自由电子导
电成为这种半导体的主
要导电方式,称为电子
半导体或N型半导体。
掺入五价元素
多余电子
磷原子
在常温下即可变为自由电子
失去一个电子变为正离子
在本征半导体中掺入微量的杂质(某种元素) , 形成杂质半导体。
在N 型半导体中自由电子是多数载流子,空穴是少数载流子。
P+
N型半导体和 P 型半导体
掺杂后空穴数目大量增加,空穴导电成为这种半导体的主要导电方式,称为空穴半导体或
P 型半导体。
掺入三价元素
在P 型半导体中空穴是多数载流子, 自由电子是少数载流子。
B–
硼原子
接受一个电子变为负离子
空穴
无论N型或P型半导体都是中性的,对外不显电性。
PN结及其单向导电性
PN结的形成
多子的扩散运动
内电场
少子的漂移运动
浓度差
P 型半导体
N 型半导体
空间电荷区也称 PN 结。
扩散和漂移这
一对相反的运动
最终达到动态平
衡,空间电荷区
的厚度固定不变。
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形成空间电荷区
内电场越强,漂移运动越强,而漂移使空间电荷区变薄。
扩散的结果使空间电荷区变宽。