第20講 第十章 半導體及二極管(2010年新版)

1、聯(lián)系聯(lián)系QQ1165557537第2篇電子學電子學第1010章半導體及二極管半導體及二極管大綱要求：大綱要求：掌握二極管和穩(wěn)壓管特性、參數(shù)了解載流子，擴散，漂移；PN結的形成及單向導電性10.110.1半導體的基本知識半導體的基本知識10.1.110.1.1本征半導體本征半導體本征半導體是一種完全純凈的、結構完整的半導體晶體。當電子掙脫共價鍵的束縛成為自由電子后，就同時在原來的共價鍵的相應位置上留下一個空位，這個空位稱為空穴，空穴的出現(xiàn)

2、是半導體區(qū)別于導體的一個重要特點。顯然，自由電子和空穴是成對出現(xiàn)的，所以稱它們?yōu)殡娮涌昭▽﹄娮涌昭▽Α?0.1.210.1.2雜質半導體雜質半導體在本征半導體中摻入微量的雜質，就會使半導體的導電性能發(fā)生顯著改變。根據(jù)摻入雜質的化合價不同，雜質半導體分為N型和型和P型兩大類型兩大類。（1）N型半導體型半導體在4價元素的硅（或鍺）晶體中，摻入微量的5價元素磷（或砷、銻等）后，磷原子將散布于硅原子中，且替代了晶體點陣中某些位置上的硅原子。通常

3、，摻雜所產生的自由電子濃度遠大于本征激發(fā)所產生的自由電子或空穴的濃度，所以雜質半導體的導電性能遠超過本征半導體。顯然，這種半導體中自由電子濃度遠大于空穴濃度，所以稱電子為多數(shù)載流子（電子為多數(shù)載流子（majitymajitycarriercarrier，簡稱多子），簡稱多子），空穴為少數(shù)載流子（minitycarrier，簡稱少子）。因為這種半導體的導電主要依靠電子，所以稱為Ｎ型半導體或電子型半導體。（2）P型半導體型半導體在硅（或鍺）

4、的晶體中摻入微量的3價元素硼（或鋁、銦等）后，雜質原子也散布于硅原子中，且替代了晶體點陣中某些位置上的硅原子。在這種半導體中，空穴是多子，自由電子是少子，它的導電主要依靠空穴，因此稱為P型半導體或空穴型半導體。10.1.3半導體中的兩種電流（1）漂移電流：漂移電流：自由電子和空穴在電場作用下的定向運動所形成的電流。（2）擴散電流：同一種載流子從濃度高處向濃度地處擴散所形成的電流稱為擴散電流。10.1.4PN結如圖所示：根據(jù)理論推導，二極

5、管的伏安特性曲線可用下式表示根據(jù)理論推導，二極管的伏安特性曲線可用下式表示:)1(eTS??VVII式中式中IS為反向飽和電流，V為二極管兩端的電壓降，VT=kTq稱為溫度的電壓當量，k為玻耳茲曼常數(shù)，q為電子電荷量，T為熱力學溫度。對于室溫（相當T=300K），則有VT=26mV。正向特性：u0的部分稱為正向特性，分兩段：當0＜V＜Vthth時，正向電流為零，Vth稱為死區(qū)電壓或開啟電壓；當V＞Vthth時，開始出現(xiàn)正向電流，并按指數(shù)

6、規(guī)律增長。硅二極管的死區(qū)電壓Vth=0.5V左右，鍺二極管的死區(qū)電壓Vth=0.1V左右反向特性：u0的部分稱為反向特性。當VBRBR＜V＜0時，（絕對值）時，（絕對值）反向電流很小，且基本不隨反向電壓的變化而變化，此時的反向電流也稱反向飽和電流IS。反向擊穿：當V≥VBRBR時，（絕對值）時，（絕對值）反向電流急劇增加，VBR稱為反向擊穿電壓。雪崩擊穿齊納擊穿勢壘電容：耗盡層寬窄變化所等效的電容稱為勢壘電容Cb。10.2.3二極管的主