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半导体二极管极其基本电路

半导体二极管极其基本电路半导体的基本知识PN结的形成与特性半导体二极管★

二极管基本电路极其分析方法特殊二极管半导体的基本知识本征半导体及其导电性杂质半导体

在物理学中。根据材料的导电能力，可以将他们划分导体、绝缘体和半导体。半导体的电阻率为10-3～109

cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。它们都是4价元素。硅原子锗原子硅和锗最外层轨道上的四个电子称为价电子。半导体的特点：1）光敏感特性，导电能力发生显著变化，光敏元件，光电二极管2）热敏特性，导电能力发生显著变化，热敏元件；3）掺杂特性。掺进微量杂质，导电能力显著增加3.1.1本征半导体及其导电性

(1)本征半导体的共价键结构(2)电子空穴对

(3)空穴的移动

本征半导体——完全纯净的、结构完整的半导体晶体。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”。它在物理结构上呈单晶体形态,原子按一定的规则整齐地排列（空间点阵）而成。载流子——可以自由移动的带电粒子。电导率——与材料单位体积中所含载流子数有关，载流子浓度越高，电导率越高。

(1）本征半导体的共价键结构

硅和锗是四价元素，在原子最外层轨道上的四个电子称为价电子。它们分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。共价键中的价电子为这些原子所共有，并为它们所束缚，在空间形成排列有序的晶体。这种结构的立体和平面示意图见图2-1。

图2-1硅原子空间排列及共价键结构平面示意图

(a)硅晶体的空间排列(b)共价键结构平面示意图(c)

（2）电子空穴对当本征半导体处于热力学温度0K时，本征半导体中没有可以运动的带电粒子。当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子。自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，原子的电中性被破坏，呈现出正电性，其正电量与电子的负电量相等，人们常称呈现正电性的这个空位为空穴。这一现象称为本征激发，也称热激发。载流子——可以自由移动的带电粒子。可见因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对。游离的部分自由电子也可能回到空穴中去，称为复合，如图2-2所示。本征激发和复合在一定温度下会达到动态平衡。图2-2本征激发和复合的过程（动画1-1）

(3)空穴的移动

自由电子的定向运动形成了电子电流，空穴的定向运动也可形成空穴电流，它们的方向相反。只不过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。见图2-3的动画演示。（动画1-2）图2-3空穴在晶格中的移动

(1）N型半导体

在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，可形成N型半导体,也称电子型半导体。因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。在N型半导体中自由电子是多数载流子,它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子,由热激发形成。提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为

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