【正文】 返回 前一頁 后一頁 第 15章 半導(dǎo)體二極管和三極管 本章要求： 一、了解 PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴?二極管的特性 和主要參數(shù)。 二、了解穩(wěn)壓管的 穩(wěn)壓性能 和主要參數(shù)。 三、會根據(jù)二極管的單向?qū)щ娦苑治龊卸? 極管的電路。 四、了解三極管的電流放大作用、特性和主 要參數(shù)。 對于元器件，重點放在特性、參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)和正確的使用方法， 需知道但不要過分追究其內(nèi)部機理 。 討論器件的目的在于應(yīng)用 。 學(xué)會用工程的觀點分析問題，也就是要根據(jù)實際情況，對器件的數(shù)學(xué)模型和電路的工作條件進行 合理 的 近似 ，以便用 簡便的分析方法獲得具有實際意義的結(jié)果 。 對電路進行分析計算時，只要能滿足技術(shù)指標(biāo)，就 不要過分追求精確的數(shù)值 。 由于器件是非線性的、特性有分散性、 RC的值有誤差、工程上允許一定的誤差、 采用合理估算方法 。 前一頁 后一頁 返回 本章學(xué)習(xí)說明 : 導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體 依單質(zhì)物質(zhì)導(dǎo)電能力的大小將它們分為： 導(dǎo) 體：電阻率在 106~103Ω/cm之間的物質(zhì) ； 絕緣體：電阻率在 108~1020Ω/cm之間的物質(zhì)； 半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于兩者之間的物質(zhì)， 即電阻率在 103~108Ω/cm之間的物質(zhì) 。 常見的半導(dǎo)體有 鍺 Ge、硅 Si及大多數(shù)金屬氧化物和硫化物。 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性 物質(zhì)的對外不呈電特性 ——中性 自由電子的雜亂無章運動 ——熱騷動 導(dǎo)體中的電流 ——電子電流 導(dǎo)體和絕緣體導(dǎo)電性能的差別是其內(nèi)部自由電子濃度的差形成的 半導(dǎo)體的特性： (可制成溫度敏感元件，如熱敏電阻 ) 摻雜性： 往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會使其 導(dǎo)電能力明顯提高。 ★ 光敏性： 當(dāng)受到光照時，其導(dǎo)電能力明顯變化。 (可制成各種光敏元件，如光敏電阻、 光敏二極管、光敏三極管、光電池等 )。 熱敏性： 當(dāng)環(huán)境溫度升高時，導(dǎo)電能力顯著增強。 前一頁 后一頁 返回 ?導(dǎo)電特性隨外部條件的變化而變化 ?導(dǎo)電能力與摻雜濃度成正比 本征半導(dǎo)體 完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體，稱為本征半導(dǎo)體 。 硅 (142,8,4)和鍺 (322,8,18,4)的晶體結(jié)構(gòu) 前一頁 后一頁 返回 硅和鍺的共價鍵結(jié)構(gòu) 共價鍵共用電子對 共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為束縛電子。 +4 +4 +4 +4 前一頁 后一頁 返回 +4 +4 +4 +4 自由電子 空穴 束縛電子 在常溫下，由于熱激發(fā)，只有 少數(shù)價電子 能獲得足夠的能量而掙脫共價鍵的束縛，成為 自由電子 (帶負電 )，同時共價鍵上留下一個空位，稱為空穴 (帶正電？ )。 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理 這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。 前一頁 后一頁 返回 帶電粒子：自由電子、空穴。 載流子？ 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理 在某種力的作用下，空穴吸引臨近的共價鍵中的電子來填補，其結(jié)果相當(dāng)于空穴的遷移。 空穴的遷移相當(dāng)于正電荷的移動，因此可以認為空穴是載流子。 在常溫下束縛電子很難掙脫共價鍵而成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴很少，所以 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。 當(dāng)半導(dǎo)體外加電壓時，在電場的作用下將出現(xiàn)兩部分電流： 1）自由電子作定向移動 ?電子電流 2）價電子遞補空穴 ?空穴電流 +4 +4 +4 +4 前一頁 后一頁 返回 空穴的移動實質(zhì)上是鄰近 共價鍵 中束縛電子的遷移 復(fù)合、動態(tài)平衡 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理 本征半導(dǎo)體中存在 數(shù)量相等 的兩種載流子，即 自由電子和空穴 (對 )。 溫度越高，載流子的濃度越高， 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強。 溫度是影響半導(dǎo)體導(dǎo)電性能的一個重要的外部因素 ， 這是半導(dǎo)體的一大特點。 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。 跳轉(zhuǎn) 前一頁 后一頁 返回 N型半導(dǎo)體和 P型半導(dǎo)體 N 型半導(dǎo)體 +4 +4 +4 +4 +5 多余電子 磷原子 摻入五價元素 在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮? 失去一個電子變?yōu)檎x子 返回 前一頁 后一頁 摻雜元素的載流子濃度遠大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠大于空穴濃度。 自由電子稱為多數(shù)載流子（多子）， 空穴稱為少數(shù)載流子（少子）。 施主雜質(zhì) 前一頁 后一頁 P 型半導(dǎo)體 摻雜物的載流子濃度遠大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，空穴濃度遠大于自由電子濃度。 空穴稱為多數(shù)載流子（多子）， 自由電子稱為少數(shù)載流子（少子）。 +4 +4 +4 +4 +3 硼原子 空穴 摻入三價元素 接受一個電子變?yōu)樨撾x子 返回 受主雜質(zhì) 雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － P 型半導(dǎo)體 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N 型半導(dǎo)體 前一頁 后一頁 無論 N型或 P型半導(dǎo)體都是中性的，對外不顯電性。 返回 1. 在雜質(zhì)半導(dǎo)體中多子的數(shù)量與 （ a. 摻雜濃度、 ）有關(guān)。 2. 在雜質(zhì)半導(dǎo)體中少子的數(shù)量與 （ a. 摻雜濃度、 ）有關(guān)。 3. 當(dāng)溫度升高時，少子的數(shù)量 （ a. 減少、 b. 不變、 c. 增多）。 a b c 4. 在外加電壓的作用下， P 型半導(dǎo)體中的電流 主要是 ， N 型半導(dǎo)體中的電流主要是 （ a. 電子電流、 ） b a 前一頁 后一頁 返回 PN 結(jié) PN結(jié)的形成 多子的擴散運動 內(nèi)電場 E 少子的漂移運動 濃度差 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － P 型半導(dǎo)體 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N 型半導(dǎo)體 空間電荷區(qū) 耗盡層、阻擋層 內(nèi)電場越強，漂移運動越強，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。 擴散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬。 擴散和漂移這一對相反的運動最終達到動態(tài)平衡，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。 空間電荷區(qū)也稱