第三章二極管及其基本電路基本要求： 1 了解半導體器件內部物理過程； 2 理解二極管工作原理、主要參數(shù)、使 用方法； 3 掌握二極管外特性、二極管基本應用 電路及其分析方法。第三章§3.1 §3.2 §3.3 §3.4二極管及其基本電路半導體的基本知識 PN結的形成及特性 二極管 二極管的基本電路及其分析方法§3.5特殊二極管§3.1半導體基本知識?半導體器件特點： 體積小、重量輕、使用壽命長、輸入功率小、 功率轉換效率高。3.1.1 半導體材料：（Semiconductor materials)10-3 導體如金屬等10+9半導體絕緣體如橡皮、塑料等ρ(Ω-cm )典型半導體：硅Si、鍺Ge、砷化鎵GaAs等半導體的導電特性：熱敏性： 當環(huán)境溫度升高時，導電能力顯著增強。 (可做成溫度敏感元件，如熱敏電阻) 光敏性：當受到光照時，導電能力明顯變化。 (可做成各種光敏元件二極管電路，如光敏電阻、 光敏二極管、光敏三極管等)。 摻雜性：往純凈的半導體中摻入某些雜質，導電 能力明顯改變。 (可做成各種不同用途的半導體器件， 如二極管、三極管和晶閘管等）。3.1.2半導體的共價鍵結構 Si1、Si、Ge的原子結構價電子： 最外層上的電子，決定了 物質的化學特性和導電性； Ge 慣性核 簡化模型鍺原子硅原子§3.1 3.1.2半導體基本知識 半導體的共價鍵結構2、共價鍵共價鍵+4+4表示 慣性核+4共用電子對+4+4硅和鍺的晶體結構3.1.3 本征半導體、空穴及其導電作用 完全純凈的、具有晶體結構的半導體，稱為本征 半導體。

價電子 Si SiSi 共價健 晶體中原子的排列方式Si硅單晶中的共價健結構共價鍵中的兩個電子，稱為價電子。自由電子本征半導體的導電機理SiSiSiSi價電子在獲得一定能量 （溫度升高或受光照）后， 即可掙脫原子核的束縛， 成為自由電子（帶負電）， 同時共價鍵中留下一個空 位，稱為空穴（帶正電）?？昭ㄟ@一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。 溫度愈高，晶體中產 價電子 生的自由電子便愈多。 在外電場的作用下，空穴吸引相鄰原子的價電子 來填補，而在該原子中出現(xiàn)一個空穴，其結果相當 于空穴的運動（相當于正電荷的移動）。本征半導體的導電機理 當半導體兩端加上外電壓時，在半導體中將出現(xiàn) 兩部分電流： 1）自由電子作定向運動 ?電子電流 2）價電子遞補空穴 ?空穴電流自由電子和空穴都稱為載流子。自由電子和空穴成對地產生的同時，又不斷復合 在一定溫度下，載流子的產生和復合達到動態(tài)平衡， 半導體中載流子便維持一定的數(shù)目。注意： 1. 本征半導體中載流子數(shù)目極少，其導電性能很差； 2. 溫度愈高， 載流子的數(shù)目愈多，半導體的導電性能 也就愈好。所以二極管電路，溫度對半導體器件性能影響很大?！?.1 3.1.4半導體基本知識 雜質半導體在本征半導體中摻入某些微量元素作為雜質， 可使半導體的導電性發(fā)生顯著變化。

摻入的雜質主要是三價或五價元素。摻入雜質的本征半導體稱為雜質半導體。N型半導體——摻入五價雜質元素（如磷） P型半導體——摻入三價雜質元素（如硼）3.1.4 雜質半導體硅原子多余電子1. N型半導體硅(鍺) +磷? N型半導體Si Si 五價雜質原子只有四個 價電子能與周圍四個半導體 原子中的價電子形成共價鍵 P 多余的一個價電子因 Si 無共價鍵束縛而很容易形 成自由電子。 在N型半導體中自由電子是多數(shù)載流子，它主要由雜質原 子提供；空穴是少數(shù)載流子, 由熱激發(fā)形成。 提供自由電子的五價雜質原子因帶正電荷而成為正離子， 因此五價雜質原子也稱為施主雜質。3.1.4 雜質半導體 2.P型半導體硅(鍺) +硼? P型半導體 三價雜質原子在與 硅原子形成共價鍵 因缺少一個價電子而在 共價鍵中留下一個空穴?？昭⊿i BSiSi在P型半導體中空穴是 多數(shù)載流子，它主要由摻雜 形成；自由電子是少數(shù)載流子， 由熱激發(fā)形成?？昭ê苋菀追@電子，使雜質原子成為負離子。三價雜 質 因而也稱為受主雜質?！?.1半導體基本知識3.1.4 雜質半導體 雜質半導體的示意表示法 P型半導體－ － － － － －－ － － － － － － － － － － － － － － － － －N型半導體+ + + + + ++ + + + + + + + + + + ++ + + + + +§3.2 3.2.1PN結的形成及特性 載流子的漂移與擴散?漂移運動：由于電場作用而導致載流子的運動 空穴的移動方向與電場方向相同 電子的移動方向與電場方向相反 ?擴散運動：載流子由高濃度區(qū)域向低濃度區(qū) 域移動的現(xiàn)象3.2.2PN結的形成漂移運動P型半導體 － － － － － － － － － － － － 內電場EN型半導體+ + + + + + + + + + + +－ － － － － － － － － － － －+ + + + + ++ + + + + +擴散運動§3.2PN結的形成及其特性漂移運動P型半導體 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － 擴散的結果是使空間電 荷區(qū)逐漸加寬，空間電 荷區(qū)越寬。