文档介绍：模拟电子技术
广州铁路职业技术学院电工电子教研室
第1章半导体元件及其特性
1-1 半导体二极管
1-2 半导体三极管
1-1 半导体二极管
在半导体材料(硅、锗)中掺入不同杂质可以分别形成N型和P型两种半导体。N型半导体主要依靠自由电子导电,称自由电子为多数载流子,而空穴数量远少于电子数量,称空穴为少数载流子。P型半导体主要靠空穴导电,称空穴为多数载流子,而自由电子远少于空穴的数量,称自由电子为少数载流子。
PN结的形成与特性
当P型半导体和N型半导体接触以后,由于交界两侧半导体类型不同,存在电子和空穴的浓度差。这样,P 区的空穴向N区扩散,N区的电子向P区扩散, 如图 (a)所示。由于扩散运动, 在P 区和N区的接触面就产生正负离子层。N区失掉电子产生正离子,P区得到电子产生负离子。通常称这个正负离子层为PN结。
在PN结的P区一侧带负电,N区一侧带正电。PN结便产生了内电场,内电场的方向从N区指向P区。内电场对扩散运动起到阻碍作用, 电子和空穴的扩散运动随着内电场的加强而逐步减弱,直至停止。在界面处形成稳定的空间电荷区。
1)正向导通
给PN结加正向电压,即P区接正电源,N区接负电源,此时称PN结为正向偏置。
这时PN结外加电场与内电场方向相反,当外电场大于内电场时,外加电场抵消内电场,使空间电荷区变窄,有利于多数载流子运动,形成正向电流。外加电场越强,正向电流越大, 这意味着PN结的正向电阻变小。
正向导通
反向截止
2)反向截止
给PN结加反向电压,称PN结反向偏置,如图所示。这时外加电场与内电场方向相同,使内电场的作用增强, PN结变厚,多数载流子运动难于进行,有助于少数载流子运动,形成电流IR,少数载流子很少,所以电流很小,接近于零,即PN结反向电阻很大。
综上所述,PN结具有单向导电性,加正向电压时,PN结电阻很小,电流IR较大,是多数载流子的扩散运动形成的;加反向电压时,PN结电阻很大,电流IR很小,是少数载流子运动形成的。
接在二极管P区的引出线称二极管的阳极,接在N区的引出线称二极管的阴极。
二极管有许多类型。从工艺上分,有点接触型和面接触型; 按用途分,有整流管、检波二极管、稳压二极管、光电二极管和开关二极管等。
二极管的结构和类型