【正文】 線模型比較精確，恒壓模型適中。 硅： Uon=。 擊穿可逆。 ? 雪崩擊穿 低摻雜時(shí) , PN結(jié)較寬 . 當(dāng)少子漂移通過 PN結(jié)時(shí) ,由于 PN結(jié)反向電壓增高， 少子獲得能量高速運(yùn)動(dòng)，在空間電荷區(qū)與原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生碰撞電離。 ? 擴(kuò)散電容 Cd 當(dāng)外加正向電壓 不同時(shí)，擴(kuò)散電流即 外電路電流的大小也 就不同。 PN結(jié)電容效應(yīng) nBTbUuCdudQC)1(0???當(dāng) PN結(jié)加反向電壓時(shí)， 明顯隨 的變化而變化。 由此可以得出結(jié)論： PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴? PN結(jié)加反向電壓 時(shí)截止 PN結(jié)加反向電壓截止： 耗盡層變寬，阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)， 有利于漂移運(yùn)動(dòng)，形成漂移電 流。 在空間電荷區(qū)，由于缺少多子，所以也稱 耗盡層 。 本節(jié)中的有關(guān)概念 ? 本征半導(dǎo)體、本征激發(fā) 自由電子 空穴 N型半導(dǎo)體、施主雜質(zhì) (5價(jià) ) P型半導(dǎo)體、受主雜質(zhì) (3價(jià) ) ? 多數(shù)載流子、少數(shù)載流子 ?雜質(zhì)半導(dǎo)體 復(fù)合 *半導(dǎo)體導(dǎo)電特點(diǎn) 1： 其導(dǎo)電能力容易受溫度、光照等環(huán)境 因素影響 溫度 ↑→載流子濃度 ↑→導(dǎo)電能力 ↑ *半導(dǎo)體導(dǎo)電特點(diǎn) 2： 摻雜可以顯著提高導(dǎo)電能力 P67 第一題 自測一下 PN結(jié) 本節(jié)需掌握、理解的重點(diǎn) 空間電荷區(qū)的形成 PN結(jié)單向?qū)щ娦? P區(qū) N區(qū) 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 載流子 從 濃度 大 向濃度 小 的區(qū)域 擴(kuò)散 ,稱 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 形成的電流成為 擴(kuò)散電流 內(nèi)電場 內(nèi)電場 阻礙多子 向?qū)Ψ降?擴(kuò)散 即 阻礙擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 同時(shí) 促進(jìn)少子 向?qū)Ψ?漂移 即 促進(jìn)了漂移運(yùn)動(dòng) 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) =漂移運(yùn)動(dòng)時(shí) 達(dá)到 動(dòng)態(tài)平衡 PN結(jié)的形成 擴(kuò)散到 P區(qū)的自由電子與空穴 復(fù)合， 擴(kuò)散到 N區(qū)的空穴與自由電子 復(fù)合 P區(qū)出現(xiàn)負(fù)離子區(qū)， N區(qū)出現(xiàn)正 離子區(qū)，都不能移動(dòng) ? Uho PN結(jié)的接觸電位 ? 內(nèi)電場的建立，使 PN結(jié)中產(chǎn)生電位差。 被受主雜質(zhì)所束縛的空穴的能量狀態(tài)稱為受主能級(jí) . 摻入雜 質(zhì)對(duì)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性有很大 的影響，一些典型的數(shù)據(jù)如下 : T=300 K室溫下 ,本征硅的電子和空穴濃度 : n = p = 1010/cm3 1 本征硅的原子濃度 : 1022/cm3 3 以上三個(gè)濃度基本上依次相差 106/cm3 。 1. 本征半導(dǎo)體中有兩種載流子 — 自由電子和空穴 它們是成對(duì)出現(xiàn)的 2. 在外電場的作用下，產(chǎn)生電流 — 電子流和空穴流 電子流 自由電子作定向運(yùn)動(dòng)形成的 與外電場方向相反 自由電子始終在導(dǎo)帶內(nèi)運(yùn)動(dòng) 空穴流 價(jià)電子遞補(bǔ)空穴形成的 與外電場方向相同 始終在價(jià)帶內(nèi)運(yùn)動(dòng) 本征半導(dǎo)體中的載流子： 本征半導(dǎo)體載流子的濃度： 電子濃度 ni :表示單位體積的自由電子數(shù) 空穴濃度 pi :表示單位體積的空穴數(shù) 。 常用的本征半導(dǎo)體 Si +14 2 8 4 Ge +32 2 8 18 4 +4 本征半導(dǎo)體共價(jià)鍵結(jié)構(gòu) 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。 — 導(dǎo)電能力隨條件變化。 16。 19。 如：硅、鍺、砷化鎵等。 晶體結(jié)構(gòu) 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)。 kT/Eii GOeTKpn2231???K1— 與材料有關(guān)的常數(shù) EGO— 禁帶寬度 (熱力學(xué)溫度為零時(shí) ,掙脫共價(jià)鍵束縛所需要的能量 ) T— 絕對(duì)溫度 k— 玻爾曼常數(shù) 結(jié)論 1. 本征半導(dǎo)體中 電子濃度 ni = 空穴濃度 pi 2. 載流子的濃度與 T、 EGO有關(guān) 雜質(zhì)半導(dǎo)體 P型半導(dǎo)體 (摻入的三價(jià)元素如 B、 Al、 In等 ) N型半導(dǎo)體 (摻入的五價(jià)元素如 P、 Se等 ) 雜質(zhì)半導(dǎo)體 N型半導(dǎo)體 : +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +5+5 在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)元素如 P 價(jià)帶 導(dǎo)帶 + + + + + + + 施主能級(jí) 自由電子是 多數(shù)載流子簡稱多子 空穴是 少數(shù)載流子簡稱少子 雜質(zhì)原子提供 由熱激發(fā)形成 由于五價(jià)元素很容易貢獻(xiàn)電子，因此將其稱為 施主雜質(zhì) 。 2 摻雜后 N 型半導(dǎo)體中的自由電子濃度 : n=5 1016/cm3 雜 質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響 導(dǎo)電結(jié)構(gòu)模型的表示方法 P型半導(dǎo)體的導(dǎo)電結(jié)構(gòu) N型半導(dǎo)體的導(dǎo)電結(jié)構(gòu) 其中帶 “ ”的圓圈表示不能移動(dòng)的負(fù)離子，帶 “ +”號(hào)的圓圈表示不能移動(dòng)的正離子，小白點(diǎn)表示空穴，小紅點(diǎn)表示自由電子。從而形成接觸電位 Uho ? 接觸電位 Vho決定于材料及摻雜濃度 在一塊本征半導(dǎo)體在兩側(cè)通過擴(kuò)散不同的雜質(zhì) ,分別形成 N型半導(dǎo)體和 P型半導(dǎo)體。 在空間電荷區(qū)， 由于存在接觸電位 Uho， 所以 又 稱 勢壘區(qū)。由于電流很小，故可近似 認(rèn)為其截止。 式中 Is ? 飽和電流 。 bC u 擴(kuò)散電容是由多子擴(kuò)散后，在 PN結(jié)的另一側(cè)面積累而形成的。所以 PN結(jié)兩 側(cè)堆積的多子的濃度 梯度分布也不同，這 就相當(dāng)電容的充放電 過程。形成連鎖反應(yīng)，象雪崩一樣 ,使反向電流激增。 摻雜濃度大的 二極管容易發(fā)生 不可逆擊穿 — 熱擊穿 PN結(jié)的電流或電壓較大，使 PN結(jié)耗散功率超過極限值，使結(jié)溫升高，導(dǎo)致 PN結(jié)過熱而燒毀。 鍺： Uon= 2. 加反向電壓時(shí)，反向電流很小 即 Is硅 (nA)Is鍺 (?A) 硅管比鍺管穩(wěn)定 3. 當(dāng)反壓增大 UBR時(shí)再增加，反向激增，發(fā)生反向擊穿， UBR稱為反向擊穿電壓。 根據(jù)所加電壓 Vi選擇模型：當(dāng) Vi較大時(shí)，用理想模型；當(dāng) Vi接近 VD時(shí)，用恒壓模型或折線模型。 rZ =?VZ /?IZ (3)最大穩(wěn)定工作電流 IZmax和最小穩(wěn)定工作電流 IZmin (4)穩(wěn)定電壓溫度系數(shù) ? ： 2. 穩(wěn)壓二極管主要參數(shù) TU Z ????+RIR+RLIOVOV IIZDZ正常穩(wěn)壓時(shí) VO =VZ 穩(wěn)壓條件是什么？ IZmin ≤ IZ ≤ IZmax 圖 3. 穩(wěn)壓電路 半導(dǎo)體二極管的型號(hào) 國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下： 附 錄 P28 思考一下 晶體（半導(dǎo)體）三極管 BJT 本節(jié)需掌握、理解的重點(diǎn) BJT的結(jié)構(gòu) BJT的電流分配 BJT的參數(shù) BJT的特性曲線 三極管的結(jié)構(gòu)及類型 半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。 管芯結(jié)構(gòu)剖面圖 三極管內(nèi)有兩種載流子 (自由電子和空穴 )參與導(dǎo)電，故稱為雙極型三極管。 I CN IE I BN I CBO IB IEP IEN IC (基區(qū)空穴運(yùn)動(dòng)因濃度低而忽略 ) EPIEPENE III ??I CN IE I BN I CBO IB IEP