[理學(xué)]模擬電子技術(shù)第1章(已修改)
2024-12-20 00:55 本頁(yè)面
【正文】 跳轉(zhuǎn)到第一頁(yè) 第 1章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí) PN結(jié)的形成及特性 二極管及其應(yīng)用電路 特殊 二極管 返回目錄 跳轉(zhuǎn)到第一頁(yè) 1. 掌握半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí) 2. 掌握 PN結(jié)單向?qū)щ娞匦? 3. 掌握二極管的伏安特性 4. 掌握二極管的簡(jiǎn)單應(yīng)用 學(xué)習(xí) 目 標(biāo) 跳轉(zhuǎn)到第一頁(yè) 銅、銀、鋁等金屬材料是很容易導(dǎo)電的，稱為 導(dǎo)體 ；陶瓷、塑料、橡膠、玻璃等材料卻不容易導(dǎo)電，稱為 絕緣體 。導(dǎo)體的導(dǎo)電性能良好，電阻率很低，在 108～106Ω m之間。例如銅的電阻率為 108Ω m。絕緣體的導(dǎo)電能力很差，電阻率很高，在 108～ 1016Ω m之間。例如橡膠的電阻率為 1016Ω m。 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí) 半導(dǎo)體材料 跳轉(zhuǎn)到第一頁(yè) 自然界除了導(dǎo)體和絕緣體外 ， 還存在一類物質(zhì) ， 它的導(dǎo)電特性介于導(dǎo)體和絕緣體之間 ， 它既不象導(dǎo)體那樣容易導(dǎo)電 ， 也不象絕緣體那樣很難導(dǎo)電 ， 這類物質(zhì)稱為半導(dǎo)體 。 半導(dǎo)體的電阻率介于導(dǎo)體和絕緣體之間 ， 比較典型的數(shù)值為 105～ 107Ω m。例如純鍺在室溫時(shí)電阻率為 m。 本征半導(dǎo)體 跳轉(zhuǎn)到第一頁(yè) 1. 半導(dǎo)體的特點(diǎn) （ 1） 半導(dǎo)體的電阻率隨著溫度的上升而明顯下降 ；例如半導(dǎo)體材料純鍺，當(dāng)溫度從 20℃ 上升到 32℃ 時(shí)，它的電阻率將減小一半左右。 （ 2） 半導(dǎo)體的電阻率因光照的不同而改變，光照愈強(qiáng)，電阻率愈低 ；例如硫化鎘薄膜電阻，無(wú)光照時(shí)電阻為幾十兆歐姆，當(dāng)光照射后電阻只有幾十千歐姆。 （ 3） 半導(dǎo)體的電阻率受雜質(zhì)影響很大 ，這一點(diǎn)與導(dǎo)體及絕緣體截然不同。在純凈的半導(dǎo)體中即使摻入極微量的雜質(zhì)，就能使其電阻率大大降低。選擇不同類型的雜質(zhì)，還可改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型。 跳轉(zhuǎn)到第一頁(yè) 一個(gè)硅原子由帶正電的原子核和圍繞它的 14個(gè)帶負(fù)電的電子組成，這些電子按一定規(guī)律分布在三層電子軌道上，如圖，由于原子核帶 14個(gè)電子電量的正電，故正常情況下原子呈中性。 跳轉(zhuǎn)到第一頁(yè) ＋ 4慣性核價(jià)電子Ge＋ 32Si＋ 14原子核電子軌道價(jià)電子( a ) ( b )( c ) 圖 （ a）硅原子；（ b）鍺原子；（ c）簡(jiǎn)化模型 跳轉(zhuǎn)到第一頁(yè) 靠近原子核的兩個(gè)內(nèi)層軌道上有 10電子，它們受原子和束縛力較大，很少有離開(kāi)運(yùn)動(dòng)軌道的可能，所以它和原子核組成一個(gè)慣性核，它的凈電量為 14－ 10=4個(gè)電子電量，而最外層軌道上的四個(gè)電子受原子和束縛力較小，叫做價(jià)電子。硅和鍺原子都是四價(jià)元素， 元素的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)都是由價(jià)電子的數(shù)量決定的 。 跳轉(zhuǎn)到第一頁(yè) 每個(gè)原子的 4個(gè)價(jià)電子不僅受自身原子核的束縛 ,而且還與周圍相鄰的 4個(gè)原子發(fā)生聯(lián)系 ,這些價(jià)電子一方面圍繞自身的原子核運(yùn)動(dòng) ,另一方面也時(shí)常出現(xiàn)在相鄰原子所屬的軌道上。這樣 ,相鄰的原子就被共有的價(jià)電子聯(lián)系在一起 ,稱為共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。如圖 。 跳轉(zhuǎn)到第一頁(yè) + 4 + 4 + 4+ 4+ 4+ 4+ 4+ 4+ 4硅原子 共價(jià)鍵 圖 硅晶體的結(jié)構(gòu)與電子 — 空穴的產(chǎn)生 跳轉(zhuǎn)到第一頁(yè) + 4 + 4 + 4+ 4+ 4+ 4+ 4+ 4+ 4空穴 自由電子 圖 硅晶體的結(jié)構(gòu)與電子 — 空穴的產(chǎn)生 當(dāng)溫度升高或受光照時(shí)，價(jià)電子從外界獲得一定的能量 ,價(jià)電子從外界獲得一定的能量 ,少數(shù)價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的 束縛 ,成為自由電子 ,同時(shí)在原來(lái)共價(jià)鍵的相應(yīng)位置上留下一個(gè)空位 ,這個(gè)空位稱為空穴。 跳轉(zhuǎn)到第一頁(yè) 在 本征半導(dǎo)體中，自由電子的數(shù)量和空穴的數(shù)量是相等的。在外電場(chǎng)作用下，電子和空穴以相反的方向作有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)而形成電流。所以 在半導(dǎo)體中傳導(dǎo)電流的不僅是電子，還有帶正電的空穴 ，這是本征半導(dǎo)體導(dǎo)電的一個(gè)重要特征。 在本征半導(dǎo)體中，受激產(chǎn)生一個(gè)自由電子，必然相伴產(chǎn)生一個(gè)空穴，電子和空穴是成對(duì)產(chǎn)生的，這種現(xiàn)象稱為 本征激發(fā) 。
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