电工电子二极管和三极管.ppt

第9章 二极管和三极管
9. 2 二极管
半导体的导电特性
晶体管
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1
本征半导体
本征半导体：完全纯净的、具有晶体结构的半导体。
晶体中原子的排列方式
共价健
价电子
价电子在获得一定能量后,即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子,同时共价键中留下一个空位,称为空穴(带正电)。
本征激发：
Si
Si
Si
Si
空穴
自由电子
空穴与自由电子统称为载流子。
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2
本征半导体的导电机理
温度越高，本征激发产生的空穴-自由电子便越多。
在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在相邻原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。
一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目
当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流：
(1)自由电子作定向运动 电子电流
(2)价电子递补空穴 空穴电流
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3
N型半导体和 P 型半导体
掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或N型半导体。
掺入五价元素
Si
Si
Si
Si
p+
多余电子
磷原子
在常温下即可变为自由电子
失去一个电子变为正离子
在本征半导体中掺入微量的其他元素,形成杂质半导体
在N 型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子
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4
N型半导体和 P 型半导体
掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或 P型半导体。
掺入三价元素
Si
Si
Si
Si
在P型半导体中空穴是多子，自由电子是少子。
B–
硼原子
接受一个电子变为负离子
空穴
无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。
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5
1. 在杂质半导体中多子的数量与
（a. 掺杂浓度、）有关。
2. 在杂质半导体中少子的数量与
（a. 掺杂浓度、）有关。
3. 当温度升高时，少子的数量
（a. 减少、b. 不变、c. 增多）。
a
b
c
4. 在外加电压的作用下，P 型半导体中的电流
主要是 ，N 型半导体中的电流主要是 。
（a. 电子电流、）
b
a
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PN结及其单向导电性
1. PN结的形成
多子的扩散运动
内电场
少子的漂移运动
浓度差
P 型半导体
N 型半导体
内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。
扩散的结果使空间电荷区变宽。
空间电荷区也称 PN 结
扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，空间电荷区的厚度固定不变。
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形成空间电荷区
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7
2. PN结的单向导电性
(1)PN 结加正向电压（正向偏置）
PN 结变窄
P接正、N接负
外电场
IF
内电场被削弱，多子