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(yè)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(shí) 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(shí) 半導(dǎo)體材料 半導(dǎo)體的共價(jià)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(lái)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(guò)一定的工藝過(guò)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(jià)電子）都是四個(gè)。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(gè)原子都處在正四面體的中心，而四個(gè)其它原子位于四面體的頂點(diǎn)，每個(gè)原子與其相臨的原子之間形成 共價(jià)鍵 ，共用一對(duì)價(jià)電子。硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)：硅和鍺的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵共用電子對(duì)+4 +4+4 +4+4表示除去價(jià)電子后的原子共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，稱為束縛電子 ，常溫下束縛電子很難脫離共價(jià)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(jià)鍵后，每個(gè)原子的最外層電子是八個(gè)，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。共價(jià)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(duì) 0度 （ T=0K） 和沒有外界激發(fā)時(shí) ,價(jià)電子完全被共價(jià)鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒有可以運(yùn)動(dòng)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(jià)電子獲得足夠的能量而脫離共價(jià)鍵的束縛，成為 自由電子 ，同時(shí)共價(jià)鍵上留下一個(gè)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(lái)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(dòng)，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(jià)鍵中的空位 。電子空穴對(duì) —— 由熱激發(fā)而產(chǎn)生的自由電子和空穴對(duì) ?？昭ǖ囊苿?dòng) —— 空穴的運(yùn)動(dòng)是靠相鄰共價(jià)鍵中的價(jià)電子依次填充空穴來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？昭ǖ囊苿?dòng)空穴的移動(dòng)溫度越高，載流子的濃度越高。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(gè)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(dòng)產(chǎn)生的電流。 2. 空穴移動(dòng)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(jià)或五價(jià)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(jià)雜質(zhì)元素（如磷）的半導(dǎo)體。 P型半導(dǎo)體 —— 摻入三價(jià)雜質(zhì)元素（如硼）的半導(dǎo)體。 1. N型半導(dǎo)體
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