二極管單向?qū)щ娫韕pt課件

1、1,半導體基礎(chǔ)知識 PN結(jié),二級管單向?qū)щ娫?2,完全純凈的、不含其他雜質(zhì)且具有晶體結(jié)構(gòu)的半導體。,常用的半導體材料是硅和鍺, 它們都是四價元素。,將材料提純便形成單晶體，它的原子結(jié)構(gòu)為共價鍵結(jié)構(gòu)。,,當溫度 T = 0 K 時，半導體不導電，如同絕緣體。,1.結(jié)構(gòu),,一、本征半導體,3,若T ?，將有少數(shù)價電子克服共價鍵的束縛成為自由電子， 在原來的共價鍵中留下一個空位——空穴。,2.載流子,半導體中存在兩種載流子：帶

2、負電的自由電子；帶正電的空穴。,自由電子與空穴是同時成對產(chǎn)生的,兩種載流子的濃度相等。,ni=pi,本征激發(fā),復(fù)合,,動態(tài)平衡,本征半導體中：,4,摻入雜質(zhì)的半導體：,,N 型半導體,P 型半導體,,,Si（+4）+硼原子（+3）,Si（+4）+磷原子（+5）,,,空穴數(shù)量,,自由電子,,,導電能力,,二、雜質(zhì)半導體,5,1、 N 型半導體(Negative),（電子型半導體）,半導體中摻入五價元素構(gòu)成.,多子：自由電子少子：空穴,五

3、價：磷、銻、砷,2、 P 型半導體(Positive),半導體中摻入三價元素構(gòu)成.,多子：空穴少子：自由電子,（空穴半導體）,三價：硼、鎵、銦,5 價雜質(zhì)原子稱為施主原子。,3 價雜質(zhì)原子稱為受主原子。,6,說明：,1. 摻入雜質(zhì)的濃度決定多數(shù)載流子濃度；溫度決定少數(shù)載流子的濃度。,3. 雜質(zhì)半導體總體上保持電中性。,2. 雜質(zhì)半導體載流子的數(shù)目要遠遠高于本征半導體，因而其 導電能力大大改善。,,P型半導體：,空穴=自由電子+負離

4、子數(shù),N型半導體：,自由電子=空穴+正離子數(shù),4. 雜質(zhì)半導體的表示方法如下圖所示。,(a) N 型半導體,(b) P 型半導體,7,1.2 PN 結(jié),在一塊半導體單晶上一側(cè)摻雜成為P型半導體,另一側(cè)摻雜成為N 型半導體,兩個區(qū)域的交界處就形成了一個特殊的薄層,稱為PN 結(jié)。,一、PN 結(jié)的形成,8,PN 結(jié)中載流子的運動,,,,,耗盡層,1. 擴散運動,2. 擴散運動形成空間電荷區(qū),電子和空穴濃度差形成多數(shù)載流子的擴散運動。,——

5、PN 結(jié)，耗盡層。,8,9,3. 空間電荷區(qū)產(chǎn)生內(nèi)電場,,空間電荷區(qū)正負離子之間電位差 Uho —— 電位壁壘；N區(qū)到P區(qū)—— 內(nèi)電場；內(nèi)電場阻止多子的擴散 —— 阻擋層。,4. 漂移運動,內(nèi)電場有利于少子運動—漂移。,9,10,5. 擴散與漂移的動態(tài)平衡,擴散運動使空間電荷區(qū)增大；隨著內(nèi)電場的增強，漂移運動逐漸增加；當擴散電流與漂移電流相等時，PN 結(jié)總的電流等于零，空間電荷區(qū)的寬度達到穩(wěn)定。,即擴散運動與漂移運動達到動態(tài)平衡

6、。,11,二、 PN 結(jié)的單向?qū)щ娦?1. PN結(jié) 外加正向電壓時,又稱正向偏置，簡稱正偏。,11,,限流電阻,處于導通狀態(tài),12,2. PN 結(jié)外加反向電壓時,12,,反向接法:外電場與內(nèi)電場方向一致，增強了內(nèi)電場的作用；,外電場使空間電荷區(qū)變寬；,漂移>擴散,產(chǎn)生反向電流 IS ；,反向電流又稱反向飽和電流。對溫度十分敏感，隨著溫度升高， IS 將急劇增大。,處于截止狀態(tài)(反偏),13,當 PN 結(jié)正向偏置時，回路中將產(chǎn)生一個