文档介绍：第14章半导体二极管和三极管
半导体二极管
稳压二极管
半导体三极管
PN结
半导体的导电特性
第14章半导体二极管和三极管
本章要求:
一、理解PN结的单向导电性,三极管的电流分配和
电流放大作用;
二、了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工
作原理和特性曲线,理解主要参数的意义;
三、会分析含有二极管的电路。
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。
器件是非线性的、特性有分散性、RC 的值有误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。
对于元器件,重点放在特性、参数、技术指标和正确使用方法,不要过分追究其内部机理。讨论器件的目的在于应用。
半导体的导电特性
半导体的导电特性:
(可做成温度敏感元件,如热敏电阻)。
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、三极管和晶闸管等)。
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、光敏三极管等)。
热敏性:当环境温度升高时,导电能力显著增强
本征半导体
完全纯净的、具有晶体结构的半导体,称为本征半导体。
晶体中原子的排列方式
硅单晶中的共价健结构
共价健
共价键中的两个电子,称为价电子。
Si
Si
Si
Si
价电子
Si
Si
Si
Si
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。
空穴
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)。
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
Si
Si
Si
Si
p+
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。
动画
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
Si
Si
Si
Si
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
动画
无论N型或P型半导体都是中性的,对外不显电性。
1. 在杂质半导体中多子的数量与
(a. 掺杂浓度、)有关。
2. 在杂质半导体中少子的数量与
(a. 掺杂浓度、)有关。
3. 当温度升高时,少子的数量
(a. 减少、b. 不变、c. 增多)。
a
b
c
4. 在外加电压的作用下,P 型半导体中的电流
主要是,N 型半导体中的电流主要是。
(a. 电子电流、)
b
a