半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用課件

1.1.1PN結(jié)的形成1.1PN結(jié)半導(dǎo)體——導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間最常用的半導(dǎo)體材料物體根據(jù)其導(dǎo)電能力（電阻率）分半導(dǎo)體絕緣體導(dǎo)體鍺硅1半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用+14284Si硅原子結(jié)構(gòu)示意圖+322818Ge腦筋急轉(zhuǎn)彎

4原子結(jié)構(gòu)示意圖+4硅、鍺原子的簡化模型平面結(jié)構(gòu)立體結(jié)構(gòu)+4+4+4+4+4+4+4+4+41.本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體就是完全純凈的半導(dǎo)體+4+4+4+4+4+4+4+4+4本征半導(dǎo)體受熱或光照本征激發(fā)產(chǎn)生電子和空穴自由電子空穴+4+4+4+4+4+4+4+4+4電子空穴成對產(chǎn)生+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4電子空穴復(fù)合，成對消失電子和空穴產(chǎn)生過程動畫演示本征激發(fā)使空穴和自由電子成對產(chǎn)生。相遇復(fù)合時，又成對消失。小結(jié)空穴濃度（np)=電子濃度(nn)溫度T一定時np×nn=K(T)K(T)——與溫度有關(guān)的常數(shù)電子運動形成電子電流+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價電子填補(bǔ)空穴而使空穴移動，形成空穴電流半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理動畫演示2．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(dāng)元素后所形成的半導(dǎo)體根據(jù)摻雜的不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體分為N型導(dǎo)體P型導(dǎo)體(1)N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+4+4+4+4+4+4+4+4+4摻入少量五價雜質(zhì)元素磷P+4+4+4+4+4+4+4+4+4P++++++++++++++++++++++++++++++++++++半導(dǎo)體中產(chǎn)生了大量的自由電子和正離子N型半導(dǎo)體形成過程動畫演示c.電子是多數(shù)載流子，簡稱多子;空穴是少數(shù)載流子，簡稱少子。e.因電子帶負(fù)電，稱這種半導(dǎo)體為N(negative)型或電子型半導(dǎo)體。f.因摻入的雜質(zhì)給出電子，又稱之為施主雜質(zhì)。b.N型半導(dǎo)體中產(chǎn)生了大量的(自由）電子和正離子。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)元素形成的。+4+4+4+4+4+4+4+4+4B出現(xiàn)了一個空位+4+4+4+4+4+4B+4+4+4+4+4+4+4+4B+4+4負(fù)離子空穴------------------------------------半導(dǎo)體中產(chǎn)生了大量的空穴和負(fù)離子P型半導(dǎo)體的形成過程動畫演示c.空穴是多數(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P(positive)型或空穴型半導(dǎo)體。f.因摻入的雜質(zhì)接受電子，故稱之為受主雜質(zhì)。a.

P型半導(dǎo)體是在本征半導(dǎo)體中摻入少量的三價雜質(zhì)元素形成的。b.

P型半導(dǎo)體產(chǎn)生大量的空穴和負(fù)離子。小結(jié)d.np×nn=K(T)當(dāng)摻入三價元素的密度大于五價元素的密度時，可將N型轉(zhuǎn)為P型；雜質(zhì)半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)型當(dāng)摻入五價元素的密度大于三價元素的密度時，可將P型轉(zhuǎn)為N型。N++++++++++++++++++++++++++++++++++++N++++++++++++++++++++++++++++++++++++以N型半導(dǎo)體為基片通過半導(dǎo)體擴(kuò)散工藝3.PN結(jié)的形成使半導(dǎo)體的一邊形成N型區(qū)，另一邊形成P型區(qū)。N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------(1)在濃度差的作用下，電子從N區(qū)向P區(qū)擴(kuò)散。N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------(2)在濃度差的作用下，空穴從P區(qū)向N區(qū)擴(kuò)散。N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------在濃度差的作用下，兩邊多子互相擴(kuò)散。在P區(qū)和N區(qū)交界面上，留下了一層不能移動的正、負(fù)離子。小結(jié)N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------即PN結(jié)空間電荷層N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------形成內(nèi)電場內(nèi)電場方向N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------PN結(jié)一方面阻礙多子的擴(kuò)散N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------另一方面加速少子的漂移N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------勢壘U0形成電位勢壘N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------當(dāng)擴(kuò)散與漂移作用平衡時a.流過PN結(jié)的凈電流為零b.PN結(jié)的厚度一定（約幾個微米）c.接觸電位一定（約零點幾伏）N++++++++++++++++++++++++++++++++++++--P----------------------------------PN結(jié)形成過程動畫演示當(dāng)N區(qū)和P區(qū)的摻雜濃度不等時離子密度大空間電荷層較薄離子密度小空間電荷層較厚高摻雜濃度區(qū)域用N+表示++++++______PN+1.1.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦?．PN結(jié)正向偏置

PN結(jié)正向偏置——當(dāng)外加直流電壓使PN結(jié)P型半導(dǎo)體的一端的電位高于N型半導(dǎo)體一端的電位時，稱PN結(jié)正向偏置，簡稱正偏。PN結(jié)反向偏置——當(dāng)外加直流電壓使PN結(jié)N型半導(dǎo)體的一端的電位高于P型半導(dǎo)體一端的電位時，稱PN結(jié)反向偏置，簡稱反偏。------PN++++++------------------------------++++++++++++++++++++++++RSE內(nèi)++++++EPN結(jié)正向偏置內(nèi)電場被削弱PN結(jié)變窄PN結(jié)呈現(xiàn)低阻、導(dǎo)通狀態(tài)多子進(jìn)行擴(kuò)散------PN++++++------------------------------++++++++++++++++++++++++RSE內(nèi)++++++EPN結(jié)正偏動畫演示內(nèi)電場增強(qiáng)PN結(jié)變寬PN結(jié)呈現(xiàn)高阻、截止?fàn)顟B(tài)不利多子擴(kuò)散有利少子漂移2．PN結(jié)反向偏置

------PN++++++------------------------------++++++++++++++++++++++++RSE內(nèi)++++++E此電流稱為反向飽和電流，記為IS。因少子濃度主要與溫度有關(guān)，反向電流與反向電壓幾乎無關(guān)。------PN++++++------------------------------++++++++++++++++++++++++RSE內(nèi)++++++EPN結(jié)反偏動畫演示1.1.3PN結(jié)的電壓與電流關(guān)系++++++_PN_____uiIS——PN結(jié)反向飽和電流UT——熱電