第二章 逻辑门电路补充.ppt

1 半导体的基本知识
3 半导体二极管
4 特殊二极管
2 PN结的形成及特性
半导体二极管
小结
5 二极管的应用
学习指导
学习指导
电子技术是当代高新技术的龙头。
半导体器件是现代电子技术的重要组成部分。
PN结是半导体器件的核心环节。
半导体二极管是由一个PN结构成的半导体器件,在电子电路有广泛的应用。 
主要内容:
1、半导体的基本知识;
2、PN结的形成及特点;
3、半导体二极管的结构、特性、参数、模型及应用电路。
学习目标:
1、掌握以下基本概念:半导体材料的特点、空穴、扩散运动、漂移运动、PN结正偏、PN结反偏;
2、了解PN结的形成过程及半导体二极管的单向导电性;
3、掌握半导体二极管的伏安特性及其电路的分析方法;
4、正确理解半导体二极管的主要参数;
5、掌握稳压管工作原理及使用中的注意事项,了解选管的一般原则。
1 半导体的基本知识
半导体特性
半导体的共价键结构
本征半导体
杂质半导体
半导体特性
何谓半导体
物体分类
导体
如:金属
绝缘体
如:橡胶、云母、塑料等。
—导电能力介于导体和绝缘体之间。
半导体
半导体特性
掺入杂质则导电率增加几百倍
掺杂特性
半导体器件
温度增加使导电率大为增加
热敏特性
热敏器件
光照不仅使导电率大为增加还可以产生电动势
光敏特性
光敏器件
光电器件
常用的半导体材料有:
元素半导体:硅(Si)、锗(Ge)
化合物半导体:砷化镓(GaAs)
掺杂材料:硼(B)、铟(In);磷(P)、锑(Sb)。
硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构
价电子是我们要研究的对象
半导体的共价键结构
硅晶体的空间排列
本征半导体
本征半导体
完全纯净、结构完整的半导体晶体。
纯度:%,“九个9”
它在物理结构上呈单晶体形态。
常用的本征半导体
Si
+14
2
8
4
Ge
+32
2
8
18
4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
共价键内的电子
称为束缚电子
价带
导带
挣脱原子核束缚的电子
称为自由电子
价带中留下的空位
称为空穴
禁带EG
外电场E
自由电子定向移动
形成电子流
束缚电子填补空穴的
定向移动形成空穴流
本征半导体
两种载流子
动画一
1. 本征半导体中有两种载流子
—自由电子和空穴
2. 在外电场的作用下,产生电流
—电子流和空穴流
电子流
自由电子作定向运动形成的
与外电场方向相反
自由电子始终在导带内运动
空穴流
价电子递补空穴形成的
与外电场方向相同
始终在价带内运动
本征半导体
空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点。
用空穴移动产生的电流代表束缚电子移动产生的电流
电子浓度ni = 空穴浓度pi
杂质半导体
杂质半导体
掺入杂质的本征半导体。
掺杂后半导体的导电率大为提高
掺入三价元素如B、Al、In等,
形成P型半导体,也称空穴型半导体
掺入五价元素如P、Sb等,
形成N型半导体,也称电子型半导体