文档介绍：2 半导体二极管 及其基本电路
半导体的基本知识
半导体二极管
二极管基本电路及其分析方法
特殊二极管
PN结的形成及特性
1
教学内容:
本章首先简单介绍半导体的基本知识,着
重讨论半导体器件的核心环节--PN结,并重点
讨论半导体二极管的物理结构、工作原理、特
性曲线和主要参数以及二极管基本电路及其分
析方法与应用;在此基础上对齐纳二极管、变
容二极管和光电子器件的特性与应用也给予了
简要的介绍。
2
教学要求:
本章需要重点掌握二极管模型及其电
路分析,特别要注意器件模型的使用范围
和条件。对于半导体器件,主要着眼于在
电路中的使用,关于器件内部的物理过程
只要求有一定的了解。
3
半导体的基本知识
半导体材料
半导体的共价键结构
本征半导体
杂质半导体
半导体:导电特性介于导体和绝缘体之间
典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。
导电的
重要特点
1、其能力容易受环境因素影响
(温度、光照等)
2、掺杂可以显著提高导电能力
4
半导体的共价键结构
原子结构
简化模型
—完全纯净、结构完整的半导体晶体。
本征半导体
在T=0K和无外界激发时,没有载流子,不导电
两个价电子的
共价键
正离子核
5
本征半导体、空穴及其导电作用
温度
光照
自由电子
空穴
本征激发
空穴
——共价键中的空位
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。
由热激发或光照而产生
自由电子和空穴对。
温度载流子浓度
+
6
*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↑
7
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
8
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 =×1010/cm3
1
本征硅的原子浓度: ×1022/cm3
3
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
杂质对半导体导电性的影响
9
本征半导体、本征激发
本节中的有关概念
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
10