半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路-展示頁
2025-01-31 00:13本頁面
【正文】 導(dǎo)體 1) N 在純凈的半導(dǎo)體硅 （ 或鍺 ） 中摻入微量五價元素 （ 如磷 ）后 ,就可成為 N型半導(dǎo)體 ,如圖 (a)所示 。 而金屬導(dǎo)體中只有一種載流子 —— 電子 。 為了區(qū)別于自由電子的運動 ,我們把這種價電子的填補運動稱為空穴運動 ,認(rèn)為空穴是一種帶正電荷的載流子 ,它所帶電荷和電子相等 ,符號相反 。 我們把在熱或光的作用下 ,本征半導(dǎo)體中產(chǎn)生電子空穴對的現(xiàn)象 ,稱為本征激發(fā) ,又稱為熱激發(fā) 。 ＋ 4 ＋ 4 ＋ 4＋ 4＋ 4＋ 4＋ 4＋ 4＋ 4由 于 熱 激 發(fā) 而 產(chǎn)生 的 自 由 電 子自 由 電 子 移 走 后留 下 的 空 穴 圖 本征激發(fā)產(chǎn)生電子空穴對示意圖 自由電子和空穴是成對出現(xiàn)的 ,所以稱它們?yōu)殡娮涌昭▽?。 如圖 。 每個原子的 4個價電子不僅受自身原子核的束縛 ,而且還與周圍相鄰的 4個原子發(fā)生聯(lián)系 ,這些價電子一方面圍繞自身的原子核運動 ,另一方面也時常出現(xiàn)在相鄰原子所屬的軌道上 。利用摻雜性可制成各種不同性能 、 不同用途的半導(dǎo)體器件 ,例如二極管 、 三極管 、 場效應(yīng)管等 。 利用光敏性可制成光電二極管和光電三極管及光敏電阻 。半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間 。 ＋－＋－V2 C Z 54 CRHS3 V U2 C Z 54 CVHRS( a ) ( b )3 V由演示結(jié)果可知 : 二極管具有單向?qū)щ娦?。? PN結(jié) ? 半導(dǎo)體二極管 ? 整流濾波電路 ? 特殊二極管 PN結(jié) 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 圖 、 燈泡 、 限流電阻 、 開關(guān)及電源等組成的簡單電路 。 電路演示如下 : 圖 半導(dǎo)體二極管導(dǎo)電性能的實驗 按圖 (a)所示 , 閉合開關(guān) S, 燈泡發(fā)光 , 說明電路導(dǎo)通 ，若二極管管腳調(diào)換位置 , 如圖 (b)所示 , 閉合開關(guān) S, 燈泡不發(fā)光 。 1． 自然界中的各種物質(zhì) ,按導(dǎo)電能力劃分為 :導(dǎo)體 、 絕緣體 、 半導(dǎo)體 。 它具有熱敏性 、 光敏性和摻雜性 。利用熱敏性可制成各種熱敏電阻 。 2． 半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu) 在電子器件中 ,用得最多的材料是硅和鍺 ,硅和鍺都是四價元素 ,最外層原子軌道上具有 4個電子 ,稱為價電子 。 這樣 ,相鄰的原子就被共有的價電子聯(lián)系在一起 ,稱為共價鍵結(jié)構(gòu) 。 ＋ 4 ＋ 4 ＋ 4＋ 4＋ 4＋ 4＋ 4＋ 4＋ 4正 離 子 核兩 個 電 子 的 共 價 鍵大 塊 晶 體 中的 局 部 結(jié) 構(gòu) 圖 硅和鍺的共價鍵結(jié)構(gòu) 當(dāng)溫度升高或受光照時 ,由于半導(dǎo)體共價鍵中的價電子并不像絕緣體中束縛得那樣緊 ,價電子從外界獲得一定的能量 ,少數(shù)價電子會掙脫共價鍵的束縛 ,成為自由電子 ,同時在原來共價鍵的相應(yīng)位置上留下一個空位 ,這個空位稱為空穴 ,如圖 。 在本征半導(dǎo)體中 ,電子與空穴的數(shù)量總是相等的 。 由于共價鍵中出現(xiàn)了空位 ,在外電場或其他能源的作用下 ,鄰近的價電子就可填補到這個空穴上 ,而在這個價電子原來的位置上又留下新的空位 ,以后其他價電子又可轉(zhuǎn)移到這個新的空位上 ,如圖 。 由此可見 , 本征半導(dǎo)體中存在兩種載流子 :電子和空穴 。 本征半導(dǎo)體在外電場作用下 ,兩種載流子的運動方向相反而形成的電流方向相同 ,如圖 。 在這種半導(dǎo)體中 ,自由電子數(shù)遠(yuǎn)大于空穴數(shù) ,導(dǎo)電以電子為主 ,故此類半導(dǎo)體亦稱電子型半導(dǎo)體 。 硼原子只有 3個價電子 ,它與周圍硅原子組成共價鍵時 ,因缺少一個電子 ,在晶體中便產(chǎn)生一個空穴 。 P型半導(dǎo)體共價鍵結(jié)構(gòu)如圖 (b)所示 。 導(dǎo)電以空穴為主 ,故此類半導(dǎo)體又稱為空穴型半導(dǎo)體 。 在交界面兩側(cè)形成一個帶異性電荷的離子層 ,稱為空間電荷區(qū) ,并產(chǎn)生內(nèi)電場 ,其方向是從 N區(qū)指向 P區(qū) ,內(nèi)電場的建立阻礙了多數(shù)載流子的擴散運動 ,隨著內(nèi)電場的加強 ,多子的擴散運動逐步減弱 ,直至停止 ,使交界面形成一個穩(wěn)定的特殊的薄層 ,即 PN結(jié) 。 2. PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦? 在 PN結(jié)兩端外加電壓 ,稱為給 PN 1) PN 給 PN結(jié)加正向偏置電壓 ,即 P區(qū)接電源正極 ,N區(qū)接電源負(fù)極 ,此時稱 PN結(jié)為正向偏置 (簡稱正偏 ),如圖 。 ＋＋＋＋－－－－空穴( 多數(shù) )電子( 多數(shù) )變薄P N內(nèi)電場外電場m A＋－IRU 圖 PN結(jié)加正向電壓
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