模擬電子技術(shù)(華中理工版)第二章學(xué)習(xí)課件(已修改)
2025-02-13 16:35 本頁面
【正文】 重點(diǎn) ： 晶體二極管的原理、伏安特性及電流方程 。難點(diǎn) ： 重點(diǎn)難點(diǎn) 半導(dǎo)體的基本知識 半導(dǎo)體二極管 二極管基本電路及其分析方法 特殊二極管 PN結(jié)的形成及特性 半導(dǎo)體的基本知識 半導(dǎo)體材料 半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu) 本征半導(dǎo)體 雜質(zhì)半導(dǎo)體 半導(dǎo)體材料 一、物體的導(dǎo)電特性 根據(jù)物體導(dǎo)電能力 (電阻率 )的不同，來劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。半導(dǎo)體：介于導(dǎo)體與絕緣體之間，如：典型的半導(dǎo)體有 硅 Si和 鍺 Ge以及 砷化鎵 GaAs等。二、半導(dǎo)體的特點(diǎn)光敏性和熱敏性 : 摻雜性： 本征半導(dǎo)體一、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)Ge Si通過一定的工藝過程，可以將半導(dǎo)體制成 晶體 ?，F(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它們的最外層電子（價電子）都是四個。本征半導(dǎo)體： 完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點(diǎn)陣，每個原子都處在正四面體的中心，而四個其它原子位于四面體的頂點(diǎn)，每個原子與其相臨的原子之間形成 共價鍵 ，共用一對價電子。硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)：硅和鍺的共價鍵結(jié)構(gòu)共價鍵共用電子對+4 +4+4 +4+4表示除去價電子后的原子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 ，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為 自由電子 ，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是八個，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。共價鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。+4 +4+4 +4二、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理在絕對 0度 （ T=0K） 和沒有外界激發(fā)時 ,價電子完全被共價鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒有可以運(yùn)動的帶電粒子（即 載流子 ），它的導(dǎo)電能力為 0，相當(dāng)于絕緣體。在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價電子獲得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛，成為 自由電子 ，同時共價鍵上留下一個空位，稱為 空穴 。這種現(xiàn)象稱為 本征激發(fā) 。 、自由電子和空穴+4 +4+4 +4自由電子空穴束縛電子+4 +4+4 +4在其它力的作用下，空穴吸引附近的電子來填補(bǔ)，這樣的結(jié)果相當(dāng)于空穴的遷移，而空穴的遷移相當(dāng)于正電荷的移動，因此可以認(rèn)為空穴是載流子。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 。 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 —— 化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)?？昭?—— 共價鍵中的空位 。電子空穴對 —— 由熱激發(fā)而產(chǎn)生的自由電子和空穴對 ?？昭ǖ囊苿?—— 空穴的運(yùn)動是靠相鄰共價鍵中的價電子依次填充空穴來實(shí)現(xiàn)的?？昭ǖ囊苿涌昭ǖ囊苿訙囟仍礁撸d流子的濃度越高。因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個重要的外部因素，這是半導(dǎo)體的一大特點(diǎn)。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。本征半導(dǎo)體中電流由兩部分組成： 1. 自由電子移動產(chǎn)生的電流。 2. 空穴移動產(chǎn)生的電流。 雜質(zhì)半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)，可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質(zhì)主要是三價或五價元素。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱為 雜質(zhì)半導(dǎo)體 。 N型半導(dǎo)體 —— 摻入五價雜質(zhì)元素（如磷）的半導(dǎo)體。 P型半導(dǎo)體 —— 摻入三價雜質(zhì)元素（如硼）的半導(dǎo)體。 1. N型半導(dǎo)體
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