半导体二极管及其应用课件

1.1.1PN结的形成1.1PN结半导体——导电能力介于导体和绝缘体之间最常用的半导体材料物体根据其导电能力（电阻率）分半导体绝缘体导体锗硅1半导体二极管及其应用+14284Si硅原子结构示意图+322818Ge脑筋急转弯

4原子结构示意图+4硅、锗原子的简化模型平面结构立体结构+4+4+4+4+4+4+4+4+41.本征半导体本征半导体就是完全纯净的半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4本征半导体受热或光照本征激发产生电子和空穴自由电子空穴+4+4+4+4+4+4+4+4+4电子空穴成对产生+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4电子空穴复合，成对消失电子和空穴产生过程动画演示本征激发使空穴和自由电子成对产生。相遇复合时，又成对消失。小结空穴浓度（np)=电子浓度(nn)温度T一定时np×nn=K(T)K(T)——与温度有关的常数电子运动形成电子电流+4+4+4+4+4+4+4+4+4U+4+4+4+4+4+4+4+4+4U+4+4+4+4+4+4+4+4+4U+4+4+4+4+4+4+4+4+4U+4+4+4+4+4+4+4+4+4U价电子填补空穴而使空穴移动，形成空穴电流半导体导电机理动画演示2．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素后所形成的半导体根据掺杂的不同，杂质半导体分为N型导体P型导体(1)N型半导体

掺入五价杂质元素（如磷、砷）的杂质半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4掺入少量五价杂质元素磷P+4+4+4+4+4+4+4+4+4P++++++++++++++++++++++++++++++++++++半导体中产生了大量的自由电子和正离子N型半导体形成过程动画演示c.电子是多数载流子，简称多子;空穴是少数载流子，简称少子。e.因电子带负电，称这种半导体为N(negative)型或电子型半导体。f.因掺入的杂质给出电子，又称之为施主杂质。b.N型半导体中产生了大量的(自由）电子和正离子。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元素形成的。+4+4+4+4+4+4+4+4+4B出现了一个空位+4+4+4+4+4+4B+4+4+4+4+4+4+4+4B+4+4负离子空穴------------------------------------半导体中产生了大量的空穴和负离子P型半导体的形成过程动画演示c.空穴是多数载流子,电子是少数载流子。e.因空穴带正电，称这种半导体为P(positive)型或空穴型半导体。f.因掺入的杂质接受电子，故称之为受主杂质。a.

P型半导体是在本征半导体中掺入少量的三价杂质元素形成的。b.

P型半导体产生大量的空穴和负离子。小结d.np×nn=K(T)当掺入三价元素的密度大于五价元素的密度时，可将N型转为P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，可将P型转为N型。N++++++++++++++++++++++++++++++++++++N++++++++++++++++++++++++++++++++++++以N型半导体为基片通过半导体扩散工艺3.PN结的形成使半导体的一边形成N型区，另一边形成P型区。N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------(1)在浓度差的作用下，电子从N区向P区扩散。N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------(2)在浓度差的作用下，空穴从P区向N区扩散。N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------在浓度差的作用下，两边多子互相扩散。在P区和N区交界面上，留下了一层不能移动的正、负离子。小结N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------即PN结空间电荷层N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------形成内电场内电场方向N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------PN结一方面阻碍多子的扩散N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------另一方面加速少子的漂移N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------势垒U0形成电位势垒N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------当扩散与漂移作用平衡时a.流过PN结的净电流为零b.PN结的厚度一定（约几个微米）c.接触电位一定（约零点几伏）N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------PN结形成过程动画演示当N区和P区的掺杂浓度不等时离子密度大空间电荷层较薄离子密度小空间电荷层较厚高掺杂浓度区域用N+表示++++++______PN+1.1.2PN结的单向导电性1．PN结正向偏置

PN结正向偏置——当外加直流电压使PN结P型半导体的一端的电位高于N型半导体一端的电位时，称PN结正向偏置，简称正偏。PN结反向偏置——当外加直流电压使PN结N型半导体的一端的电位高于P型半导体一端的电位时，称PN结反向偏置，简称反偏。------PN++++++------------------------------++++++++++++++++++++++++RSE内++++++EPN结正向偏置内电场被削弱PN结变窄PN结呈现低阻、导通状态多子进行扩散------PN++++++------------------------------++++++++++++++++++++++++RSE内++++++EPN结正偏动画演示内电场增强PN结变宽PN结呈现高阻、截止状态不利多子扩散有利少子漂移2．PN结反向偏置

------PN++++++------------------------------++++++++++++++++++++++++RSE内++++++E此电流称为反向饱和电流，记为IS。因少子浓度主要与温度有关，反向电流与反向电压几乎无关。------PN++++++------------------------------++++++++++++++++++++++++RSE内++++++EPN结反偏动画演示1.1.3PN结的电压与电流关系++++++_PN_____uiIS——PN结反向饱和电流UT——热电