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特殊二极管
★二极管基本电路分析
2章 半导体二极管及基本电路
PN结的形成及特性
半导体的基本知识
演讲人姓名
半导体的基本知识
本征半导体、空穴及其导电作用
杂质半导体
根据物体导电能力(电阻率)的不同，划分为导体、绝缘体和半导体。
半导体的电阻率为10-3～109 cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。
半导体的特点：1）导电能力不同于导体、绝缘体；
2）受外界光和热刺激时电导率发生很大变化——光敏元件、热敏元件；
3）掺进微量杂质，导电能力显著增加——半导体。
半导体的基本知识
半导体的共价键结构
硅和锗是四价元素，在原子最外层轨道上的四个电子称为价电子。它们分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。
原子按一定规律整齐排列，形成晶体点阵后，结构图为：
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
返回
本征半导体——完全纯净的、结构完整的半导体晶体。
载流子——可以自由移动的带电粒子。
电导率——与材料单位体积中所含载流子数有
关，载流子浓度越高，电导率越高。
返回
01
02
03
本征半导体、空穴及其导电作用
电子空穴对
当T=0K和无外界激发时，导体中没有栽流子，不导电。当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子——本证激发。
自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，这个空位为空穴。
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
自由电子
因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对。
本征激发
动画1-1
空穴
返回
杂质半导体
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
N型半导体（电子型半导体）
在本征半导体中掺入五价的元素(磷、砷、锑 )
多余电子，
成为自由电子
+5
自由电子
在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。
返回
+5
P型半导体（空穴型半导体）
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+3
在本征半导体中掺入三价的元素（硼）
+3
空穴
空穴
返回
N型半导体的多数载流子为电子，少数载流子是空穴；
P型半导体的多数载流子为空穴，少数载流子是电子。
例：纯净硅晶体中硅原子数为1022/cm3数量级，
在室稳下，载流子浓度为ni=pi=1010数量级，
掺入百万分之一的杂质（1/10-6），即杂质浓度为1022*（1/106）=1016数量级，
则掺杂后载流子浓度为1016+1010，约为1016数量级，
比掺杂前载流子增加106，即一百万倍。
返回
PN结的形成及特性
PN结的形成及特性
PN结的形成
PN结的单向导电性
PN结的形成
在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体。
内电场促使少子漂移
内电场阻止多子扩散
因浓度差
多子的扩散运动
由杂质离子形成空间电荷区
空间电荷区形成内电场
动画
+ 五价的元素
+ 三价的元素
产生多余电子
产生多余空穴