結(jié)的形成ppt課件

1、上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1.1.1 PN結(jié)的構(gòu)成結(jié)的構(gòu)成1.1 PN結(jié)結(jié)半導(dǎo)體半導(dǎo)體 導(dǎo)電才干介于導(dǎo)體和絕緣體之間導(dǎo)電才干介于導(dǎo)體和絕緣體之間最常用的半導(dǎo)體資料最常用的半導(dǎo)體資料物體根據(jù)其導(dǎo)電才干電阻率分物體根據(jù)其導(dǎo)電才干電阻率分半導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體絕緣體導(dǎo)體導(dǎo)體鍺鍺硅硅1 半導(dǎo)體二極管及其運用半導(dǎo)體二極管及其運用上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)+14284Si硅原子構(gòu)造表示圖硅原子構(gòu)造表示圖+3228 18Ge鍺原子構(gòu)造表示圖鍺原子構(gòu)造表示圖4原子構(gòu)造表示圖原子構(gòu)造表示圖+4硅、鍺原子硅、鍺原子的簡化模型的簡化模型上頁上頁下頁下頁返回返回

2、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)平面構(gòu)造平面構(gòu)造立體構(gòu)造立體構(gòu)造+4+4+4+4+4+4+4+4+41. 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體就是完全純真的半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體就是完全純真的半導(dǎo)體上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)+4+4+4+4+4+4+4+4+4共價鍵共價鍵價電子價電子上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)+4+4+4+4+4+4+4+4+4本本征征半半導(dǎo)導(dǎo)體體受受熱熱或或光光照照上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)本本征征激激發(fā)發(fā)產(chǎn)產(chǎn)生生電電子子和和空空穴穴自在電子自在電子空穴空穴+4+4+4+4+4+4+4+4+4上頁上

3、頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)電子空穴電子空穴成對產(chǎn)生成對產(chǎn)生+4+4+4+4+4+4+4+4+4上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)+4+4+4+4+4+4+4+4+4上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)+4+4+4+4+4+4+4+4+4電子空穴電子空穴復(fù)合，成復(fù)合，成對消逝對消逝上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)電子和空穴產(chǎn)生過程動畫演示電子和空穴產(chǎn)生過程動畫演示上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 本征激發(fā)使空穴和自在電子成對產(chǎn)生。本征激發(fā)使空穴和自在電子成對產(chǎn)生。相遇復(fù)合時，又成對消

4、逝。相遇復(fù)合時，又成對消逝。 小結(jié)小結(jié)空穴濃度空穴濃度np)=電子濃度電子濃度(nn)溫度溫度T一定時一定時np nn=K(T)K(T) 與溫度有關(guān)的常數(shù)與溫度有關(guān)的常數(shù) 上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)在在外外電電場場作作用用下下+4+4+4+4+4+4+4+4+4U上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)電電子子運運動動構(gòu)構(gòu)成成電電子子電電流流+4+4+4+4+4+4+4+4+4U上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)+4+4+4+4+4+4+4+4+4U上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)+4+4+4+4+4+

5、4+4+4+4U上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)+4+4+4+4+4+4+4+4+4U上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)+4+4+4+4+4+4+4+4+4U上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)+4+4+4+4+4+4+4+4+4U價電子填價電子填補空穴而補空穴而使空穴挪使空穴挪動，構(gòu)成動，構(gòu)成空穴電流空穴電流上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)半導(dǎo)體導(dǎo)電機理動畫演示半導(dǎo)體導(dǎo)電機理動畫演示上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(1) 在半導(dǎo)體中有兩種載流子在半導(dǎo)體中有兩種載流子這就是半導(dǎo)體和

6、金屬導(dǎo)電原理的這就是半導(dǎo)體和金屬導(dǎo)電原理的 本質(zhì)區(qū)別本質(zhì)區(qū)別a. 電阻率大電阻率大(2) 本征半導(dǎo)體的特點本征半導(dǎo)體的特點b. 導(dǎo)電性能隨溫度變化大導(dǎo)電性能隨溫度變化大小結(jié)小結(jié)帶正電的空穴帶正電的空穴帶負電的自在電子帶負電的自在電子本征半導(dǎo)體不能在半導(dǎo)體器件中直接運用本征半導(dǎo)體不能在半導(dǎo)體器件中直接運用上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2摻雜半導(dǎo)體摻雜半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體硅或鍺中摻入微量的其它適當元在本征半導(dǎo)體硅或鍺中摻入微量的其它適當元素后所構(gòu)成的半導(dǎo)體素后所構(gòu)成的半導(dǎo)體根據(jù)摻雜的不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體分為根據(jù)摻雜的不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體分為N型導(dǎo)體型導(dǎo)體P型導(dǎo)體型導(dǎo)體(1) N型

7、半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 摻入五價雜質(zhì)元素如磷、砷的雜質(zhì)半導(dǎo)體摻入五價雜質(zhì)元素如磷、砷的雜質(zhì)半導(dǎo)體上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)+4+4+4+4+4+4+4+4+4摻入少量五價雜質(zhì)元素磷摻入少量五價雜質(zhì)元素磷P P上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)+4+4+4+4+4+4+4+4+4P P上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)多出多出一個一個電子電子出現(xiàn)出現(xiàn)了一了一個正個正離子離子+4+4+4+4+4+4+4+4P P上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)+ + + + + + + + + + + + + + + + +

8、 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +半導(dǎo)體中產(chǎn)生了大量的自在電子和正離子半導(dǎo)體中產(chǎn)生了大量的自在電子和正離子上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)N型半導(dǎo)體構(gòu)成過程動畫演示型半導(dǎo)體構(gòu)成過程動畫演示上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)c. 電子是多數(shù)載流子，簡稱多子電子是多數(shù)載流子，簡稱多子;空穴是少數(shù)載流空穴是少數(shù)載流 子，簡稱少子。子，簡稱少子。e. 因電子帶負電，稱這種半導(dǎo)體為因電子帶負電，稱這種半導(dǎo)體為N(negative)型或型或 電子型半導(dǎo)體。電子型半導(dǎo)體。f. 因摻入的雜質(zhì)給出電子，又稱之為施主雜質(zhì)。

9、因摻入的雜質(zhì)給出電子，又稱之為施主雜質(zhì)。b. N型半導(dǎo)體中產(chǎn)生了大量的型半導(dǎo)體中產(chǎn)生了大量的(自在電子和正離子。自在電子和正離子。小結(jié)小結(jié)d. np nn=K(T)a. N型半導(dǎo)體是在本征半導(dǎo)體中摻入少量五價雜質(zhì)型半導(dǎo)體是在本征半導(dǎo)體中摻入少量五價雜質(zhì) 元素構(gòu)成的。元素構(gòu)成的。上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(2) P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入三價雜質(zhì)元素，如硼等。在本征半導(dǎo)體中摻入三價雜質(zhì)元素，如硼等。B B+4+4+4+4+4+4+4+4+4上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)+4+4+4+4+4+4+4+4+4B B上頁上頁下頁下頁返

10、回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)出出現(xiàn)現(xiàn)了了一一個個空空位位+4+4+4+4+4+4B B+4+4上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)+4+4+4+4+4+4B B+4+4負離子負離子空穴空穴上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -半導(dǎo)體中產(chǎn)生了大量的空穴和負離子半導(dǎo)體中產(chǎn)生了大量的空穴和負離子上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)P型半導(dǎo)體的構(gòu)成過程動畫演示型半導(dǎo)體的構(gòu)成過程動畫演示上頁上

11、頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)c. 空穴是多數(shù)載流子空穴是多數(shù)載流子,電子是少數(shù)載流子。電子是少數(shù)載流子。e. 因空穴帶正電，稱這種半導(dǎo)體為因空穴帶正電，稱這種半導(dǎo)體為P(positive)型或型或 空穴型半導(dǎo)體。空穴型半導(dǎo)體。f. 因摻入的雜質(zhì)接受電子，故稱之為受主雜質(zhì)。因摻入的雜質(zhì)接受電子，故稱之為受主雜質(zhì)。a. P型半導(dǎo)體是在本征半導(dǎo)體中摻入少量的三價型半導(dǎo)體是在本征半導(dǎo)體中摻入少量的三價 雜質(zhì)元素構(gòu)成的。雜質(zhì)元素構(gòu)成的。b. P型半導(dǎo)體產(chǎn)生大量的空穴和負離子。型半導(dǎo)體產(chǎn)生大量的空穴和負離子。小結(jié)小結(jié)d. np nn=K(T)上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模

12、擬電子技術(shù)基礎(chǔ)當摻入三價元素的密度大于五價元素的密度時，可當摻入三價元素的密度大于五價元素的密度時，可將將N N型轉(zhuǎn)為型轉(zhuǎn)為P P型；型；雜質(zhì)半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)型雜質(zhì)半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)型當摻入五價元素的密度大于三價元素的密度時，可當摻入五價元素的密度大于三價元素的密度時，可將將P P型轉(zhuǎn)為型轉(zhuǎn)為N N型。型。上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

13、+ + + + + + + + + + + +以以N N型半導(dǎo)體為基片型半導(dǎo)體為基片經(jīng)過半導(dǎo)體分散工藝經(jīng)過半導(dǎo)體分散工藝3. PN結(jié)的構(gòu)成結(jié)的構(gòu)成上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)使半導(dǎo)體的一邊構(gòu)成使半導(dǎo)體的一邊構(gòu)成N N型區(qū)，另一邊構(gòu)成型區(qū)，另一邊構(gòu)成P P型區(qū)。型區(qū)。N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上頁上頁

14、下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(1) 在濃度差的作用下，電子從在濃度差的作用下，電子從 N區(qū)向區(qū)向P區(qū)分散。區(qū)分散。N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(2) 在濃度差的作用下，空穴從在濃度差的作用下，空穴從 P區(qū)向區(qū)向N區(qū)分散。區(qū)分散。N+ + + + + +

15、+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)在濃度差的作用下，兩邊多子相互分散。在在濃度差的作用下，兩邊多子相互分散。在P區(qū)和區(qū)和N區(qū)區(qū)交界面上，留下了一層不能挪動的正、負離子。交界面上，留下了一層不能挪動的正、負離子。小結(jié)小結(jié)N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

16、 + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)即即PN結(jié)結(jié)空間電荷層空間電荷層N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上頁

17、上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)構(gòu)成內(nèi)電場構(gòu)成內(nèi)電場內(nèi)電場方內(nèi)電場方向向N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)PN結(jié)一方面妨礙多子的分散結(jié)一方面妨礙多子的分散N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

18、+ + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)另一方面加速少子的漂移另一方面加速少子的漂移N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上頁上頁下

19、頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)勢壘勢壘U0構(gòu)成電位勢壘構(gòu)成電位勢壘N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)當分散與漂移作用平衡時當分散與漂移作用平衡時a. 流過流過PN結(jié)的凈電流為零結(jié)的凈電流為零b. PN結(jié)的厚度一定約幾個微米結(jié)的厚度一定約幾個微米c. 接觸電位一定約

20、零點幾伏接觸電位一定約零點幾伏N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)PN結(jié)構(gòu)成過程動畫演示結(jié)構(gòu)成過程動畫演示上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)當當N區(qū)和區(qū)和P區(qū)的摻雜濃度不等時區(qū)的摻雜濃度不等時離子密離子密度大度大空間電荷空間電荷層較薄層較薄離子密離子密度小度小

21、空間電荷空間電荷層較厚層較厚高摻雜濃度區(qū)高摻雜濃度區(qū)域用域用N+N+表示表示+_PN+上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1.1.2 PN結(jié)的單導(dǎo)游電性結(jié)的單導(dǎo)游電性1PN結(jié)正向偏置結(jié)正向偏置 PN結(jié)正向偏置結(jié)正向偏置 當外加直流電壓使當外加直流電壓使PN結(jié)結(jié)P型半型半 導(dǎo)體的一端的電位高于導(dǎo)體的一端的電位高于N型半導(dǎo)體一端的電位時，型半導(dǎo)體一端的電位時，稱稱PN結(jié)正向偏置，簡稱正偏。結(jié)正向偏置，簡稱正偏。PN結(jié)反向偏置結(jié)反向偏置 當外加直流電壓使當外加直流電壓使PN結(jié)結(jié)N型半型半導(dǎo)體的一端的電位高于導(dǎo)體的一端的電位高于P型半導(dǎo)體一端的電位時，型半導(dǎo)體一端的電位時，稱稱PN

22、結(jié)反向偏置，簡稱反偏。結(jié)反向偏置，簡稱反偏。上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)- - - - - - -PN+ + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +RSE內(nèi)內(nèi)+ + + + + + +EPN結(jié)正向偏置結(jié)正向偏置上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)內(nèi)電場被減弱內(nèi)電場被減弱PN結(jié)變窄結(jié)變窄PN結(jié)呈現(xiàn)低阻、導(dǎo)通形狀結(jié)呈現(xiàn)低阻、導(dǎo)通形狀多子進展分散多子進展分

23、散- - - - - - -PN+ + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +RSE內(nèi)內(nèi)+ + + + + + +E上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)PN結(jié)正偏動畫演示結(jié)正偏動畫演示上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)內(nèi)電場加強內(nèi)電場加強PN結(jié)變寬結(jié)變寬PN結(jié)呈現(xiàn)高結(jié)呈現(xiàn)高阻、截止形狀阻、截止形狀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結(jié)反向偏置結(jié)反向偏置 - - - - - - -PN+ + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +RSE內(nèi)內(nèi)+ +