传感器与传感电路技术课件 1.3.1半导体与PN结

项目1光敏传感器应用电路设计或制作光控照明电路聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通发光二极管，LED图示光控照明电路，最终执行点亮和熄灭的是发光二极管，发光二极管为什么能发光？在什么条件下发光？聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通光敏电阻与电位器的功能光控照明电路光敏电阻作为感知器件，将光线的强度转换成电阻值的变化，光强电阻小；光弱，电阻大。电位器与光敏电阻串联分压，将光敏电阻随光强变化的阻值转换成电压。聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通半导体器件光控照明电路LED聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通1.3.1半导体与PN结1.3二极管认知半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间，如硅、锗等；外层有4个价电子，原子是以共价键结合；有“电子”和“空穴”两种载流子。室温下仅有少量的载流子，导电能力很微弱。说明：具有共价键结构的纯净半导体性质较稳定，室温下仅有少数电子挣脱共价键成为“自由电子”，共价建失去一个电子留下一个空位称为“空穴”，空穴吸引邻近的电子补充该空位，在电子原来的共价建中又留下一个空位。电子不断补充空位形成空穴的运动，可以看成是空穴在作与电子相反的“运动”。所以，半导体中有电子和空穴两种载流子，电子带负电，空穴带正电。聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通1.3.1半导体与PN结1.3二极管认知半导体具有光敏性、热敏性及掺杂性。掺杂后导电能力大幅度提升。不掺杂质的半导体称“本征半导体”；掺入微量的杂质元素的半导体，称“杂质半导体”。聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通1.3.1半导体与PN结1.3二极管认知半导体在硅或锗晶体中掺入微量的硼、铝、镓、铟等三价元素，即为P型半导体。P型半导体因杂质原子的3个价电子与周围的硅原子形成共价键时，出现一个空穴，所以空穴是多数载流子（简称“多子”），而由热激发从共价键中游离出的少量电子为少数载流子（简称“少子”）。聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通1.3.1半导体与PN结1.3二极管认知半导体在硅或锗晶体中掺入微量的磷、砷、锑等五价元素，即为N型半导体。N型半导体因杂质原子的5个价电子与周围的硅原子形成共价键时，多出一个电子，所以电子是多数载流子，而由热激发，少量电子从共价键中游离出来，留下的空穴为少数载流子。聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通1.3.1半导体与PN结1.3二极管认知PN结半导体材料的特有结构；P型半导体和N型半导体的交界处，由不能移动的带电离子构成的区域，称空间电荷区；聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通1.3.1半导体与PN结1.3二极管认知PN结的形成在一块硅片上，一边为N型半导体，另一边为P型半导体。两侧多子和少子的浓度差引起两侧的多子向对方扩散，由N区扩散到P区的电子与空穴复合消失，由P区扩散到N区的空穴与电子复合消失。聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通1.3.1半导体与PN结1.3二极管认知PN结的形成在交界面附近是由不能移动的带电离子组成的空间电荷区，没有载流子，称“耗尽层”。P区一侧为负离子区，N区一侧为正离子区，由此形成了一个由N区指向P区的内电场。聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通1.3.1半导体与PN结1.3二极管认知PN结的形成内电场一方面阻止多子扩散，另一方面引起少子漂移。扩散使空间电荷区加宽，漂移将使空间电荷区变窄，最终扩散和漂移达到平衡，空间电荷区宽度不再变化，扩散电流与漂移电流相等，PN结电流为零。聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通1.3.1半导体与PN结1.3二极管认知PN结的单向导电性PN结在无外加电压的情况下，载流子扩散和漂移运动处于动态平衡状态，PN结电流为0。PN结正向偏置（P正N负或P高N低）时，外电场加强多子的扩散运动，形成较大的扩散电流，方向从P区流向N区，为正向电流；聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通1.3.1半导体与PN结1.3二极管认知PN结的单向导电性：PN结反向偏置时，内、外电场方向一致，阻碍多子扩散，加强少子漂移，流过PN结的仅是少子的漂移电流，方向从N区流向P区，为反向电流。PN结正向偏置时，呈导通状态，反向偏置时，呈截止状态，PN结具有单向导电性。聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通1.3.1半导体与PN结1.3二极管认知半导体具有光敏性、热敏性和

性。P型半导体中，是多数载流子，N型半导体中是多数载流子。PN结是P型半导体与N型半导体交界处的一个

。PN结具有

性，当其向偏置，即P区接电源

极，N区接电源

极时

，反之

。聚集问题激活原知论证新知应用练习