结的形成ppt课件

1、上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础1.1.1 PN结的构成结的构成1.1 PN结结半导体半导体 导电才干介于导体和绝缘体之间导电才干介于导体和绝缘体之间最常用的半导体资料最常用的半导体资料物体根据其导电才干电阻率分物体根据其导电才干电阻率分半导体半导体绝缘体绝缘体导体导体锗锗硅硅1 半导体二极管及其运用半导体二极管及其运用上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础+14284Si硅原子构造表示图硅原子构造表示图+3228 18Ge锗原子构造表示图锗原子构造表示图4原子构造表示图原子构造表示图+4硅、锗原子硅、锗原子的简化模型的简化模型上页上页下页下页返回返回

2、模拟电子技术基础模拟电子技术基础平面构造平面构造立体构造立体构造+4+4+4+4+4+4+4+4+41. 本征半导体本征半导体本征半导体就是完全纯真的半导体本征半导体就是完全纯真的半导体上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础+4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键共价键价电子价电子上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础+4+4+4+4+4+4+4+4+4本本征征半半导导体体受受热热或或光光照照上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础本本征征激激发发产产生生电电子子和和空空穴穴自在电子自在电子空穴空穴+4+4+4+4+4+4+4+4+4上页上

3、页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子空穴电子空穴成对产生成对产生+4+4+4+4+4+4+4+4+4上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础+4+4+4+4+4+4+4+4+4上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础+4+4+4+4+4+4+4+4+4电子空穴电子空穴复合，成复合，成对消逝对消逝上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子和空穴产生过程动画演示电子和空穴产生过程动画演示上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础 本征激发使空穴和自在电子成对产生。本征激发使空穴和自在电子成对产生。相遇复合时，又成对消

4、逝。相遇复合时，又成对消逝。 小结小结空穴浓度空穴浓度np)=电子浓度电子浓度(nn)温度温度T一定时一定时np nn=K(T)K(T) 与温度有关的常数与温度有关的常数 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础在在外外电电场场作作用用下下+4+4+4+4+4+4+4+4+4U上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础电电子子运运动动构构成成电电子子电电流流+4+4+4+4+4+4+4+4+4U上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础+4+4+4+4+4+4+4+4+4U上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础+4+4+4+4+4+

5、4+4+4+4U上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础+4+4+4+4+4+4+4+4+4U上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础+4+4+4+4+4+4+4+4+4U上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础+4+4+4+4+4+4+4+4+4U价电子填价电子填补空穴而补空穴而使空穴挪使空穴挪动，构成动，构成空穴电流空穴电流上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础半导体导电机理动画演示半导体导电机理动画演示上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(1) 在半导体中有两种载流子在半导体中有两种载流子这就是半导体和

6、金属导电原理的这就是半导体和金属导电原理的 本质区别本质区别a. 电阻率大电阻率大(2) 本征半导体的特点本征半导体的特点b. 导电性能随温度变化大导电性能随温度变化大小结小结带正电的空穴带正电的空穴带负电的自在电子带负电的自在电子本征半导体不能在半导体器件中直接运用本征半导体不能在半导体器件中直接运用上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2掺杂半导体掺杂半导体 在本征半导体硅或锗中掺入微量的其它适当元在本征半导体硅或锗中掺入微量的其它适当元素后所构成的半导体素后所构成的半导体根据掺杂的不同，杂质半导体分为根据掺杂的不同，杂质半导体分为N型导体型导体P型导体型导体(1) N型

7、半导体型半导体 掺入五价杂质元素如磷、砷的杂质半导体掺入五价杂质元素如磷、砷的杂质半导体上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础+4+4+4+4+4+4+4+4+4掺入少量五价杂质元素磷掺入少量五价杂质元素磷P P上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础+4+4+4+4+4+4+4+4+4P P上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础多出多出一个一个电子电子出现出现了一了一个正个正离子离子+4+4+4+4+4+4+4+4P P上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础+ + + + + + + + + + + + + + + + +

8、 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +半导体中产生了大量的自在电子和正离子半导体中产生了大量的自在电子和正离子上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础N型半导体构成过程动画演示型半导体构成过程动画演示上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础c. 电子是多数载流子，简称多子电子是多数载流子，简称多子;空穴是少数载流空穴是少数载流 子，简称少子。子，简称少子。e. 因电子带负电，称这种半导体为因电子带负电，称这种半导体为N(negative)型或型或 电子型半导体。电子型半导体。f. 因掺入的杂质给出电子，又称之为施主杂质。

9、因掺入的杂质给出电子，又称之为施主杂质。b. N型半导体中产生了大量的型半导体中产生了大量的(自在电子和正离子。自在电子和正离子。小结小结d. np nn=K(T)a. N型半导体是在本征半导体中掺入少量五价杂质型半导体是在本征半导体中掺入少量五价杂质 元素构成的。元素构成的。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) P型半导体型半导体 在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼等。在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼等。B B+4+4+4+4+4+4+4+4+4上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础+4+4+4+4+4+4+4+4+4B B上页上页下页下页返

10、回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础出出现现了了一一个个空空位位+4+4+4+4+4+4B B+4+4上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础+4+4+4+4+4+4B B+4+4负离子负离子空穴空穴上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -半导体中产生了大量的空穴和负离子半导体中产生了大量的空穴和负离子上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础P型半导体的构成过程动画演示型半导体的构成过程动画演示上页上

11、页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础c. 空穴是多数载流子空穴是多数载流子,电子是少数载流子。电子是少数载流子。e. 因空穴带正电，称这种半导体为因空穴带正电，称这种半导体为P(positive)型或型或 空穴型半导体。空穴型半导体。f. 因掺入的杂质接受电子，故称之为受主杂质。因掺入的杂质接受电子，故称之为受主杂质。a. P型半导体是在本征半导体中掺入少量的三价型半导体是在本征半导体中掺入少量的三价 杂质元素构成的。杂质元素构成的。b. P型半导体产生大量的空穴和负离子。型半导体产生大量的空穴和负离子。小结小结d. np nn=K(T)上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模

12、拟电子技术基础当掺入三价元素的密度大于五价元素的密度时，可当掺入三价元素的密度大于五价元素的密度时，可将将N N型转为型转为P P型；型；杂质半导体的转型杂质半导体的转型当掺入五价元素的密度大于三价元素的密度时，可当掺入五价元素的密度大于三价元素的密度时，可将将P P型转为型转为N N型。型。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

13、+ + + + + + + + + + + +以以N N型半导体为基片型半导体为基片经过半导体分散工艺经过半导体分散工艺3. PN结的构成结的构成上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础使半导体的一边构成使半导体的一边构成N N型区，另一边构成型区，另一边构成P P型区。型区。N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上页上页

14、下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(1) 在浓度差的作用下，电子从在浓度差的作用下，电子从 N区向区向P区分散。区分散。N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 在浓度差的作用下，空穴从在浓度差的作用下，空穴从 P区向区向N区分散。区分散。N+ + + + + +

15、+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础在浓度差的作用下，两边多子相互分散。在在浓度差的作用下，两边多子相互分散。在P区和区和N区区交界面上，留下了一层不能挪动的正、负离子。交界面上，留下了一层不能挪动的正、负离子。小结小结N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

16、 + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础即即PN结结空间电荷层空间电荷层N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上页

17、上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础构成内电场构成内电场内电场方内电场方向向N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础PN结一方面妨碍多子的分散结一方面妨碍多子的分散N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

18、+ + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础另一方面加速少子的漂移另一方面加速少子的漂移N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上页上页下

19、页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础势垒势垒U0构成电位势垒构成电位势垒N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础当分散与漂移作用平衡时当分散与漂移作用平衡时a. 流过流过PN结的净电流为零结的净电流为零b. PN结的厚度一定约几个微米结的厚度一定约几个微米c. 接触电位一定约

20、零点几伏接触电位一定约零点几伏N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础PN结构成过程动画演示结构成过程动画演示上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础当当N区和区和P区的掺杂浓度不等时区的掺杂浓度不等时离子密离子密度大度大空间电荷空间电荷层较薄层较薄离子密离子密度小度小

21、空间电荷空间电荷层较厚层较厚高掺杂浓度区高掺杂浓度区域用域用N+N+表示表示+_PN+上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础1.1.2 PN结的单导游电性结的单导游电性1PN结正向偏置结正向偏置 PN结正向偏置结正向偏置 当外加直流电压使当外加直流电压使PN结结P型半型半 导体的一端的电位高于导体的一端的电位高于N型半导体一端的电位时，型半导体一端的电位时，称称PN结正向偏置，简称正偏。结正向偏置，简称正偏。PN结反向偏置结反向偏置 当外加直流电压使当外加直流电压使PN结结N型半型半导体的一端的电位高于导体的一端的电位高于P型半导体一端的电位时，型半导体一端的电位时，称称PN

22、结反向偏置，简称反偏。结反向偏置，简称反偏。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础- - - - - - -PN+ + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +RSE内内+ + + + + + +EPN结正向偏置结正向偏置上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础内电场被减弱内电场被减弱PN结变窄结变窄PN结呈现低阻、导通形状结呈现低阻、导通形状多子进展分散多子进展分

23、散- - - - - - -PN+ + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +RSE内内+ + + + + + +E上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础PN结正偏动画演示结正偏动画演示上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础内电场加强内电场加强PN结变宽结变宽PN结呈现高结呈现高阻、截止形状阻、截止形状不利多子分散不利多子分散有利少子漂移有利少子漂移2PN结反向偏置结反向偏置 - - - - - - -PN+ + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +RSE内内+ +