第20講 第十章 半導(dǎo)體及二極管(2010年新版)

1、聯(lián)系聯(lián)系QQ1165557537第2篇電子學(xué)電子學(xué)第1010章半導(dǎo)體及二極管半導(dǎo)體及二極管大綱要求：大綱要求：掌握二極管和穩(wěn)壓管特性、參數(shù)了解載流子，擴(kuò)散，漂移；PN結(jié)的形成及單向?qū)щ娦?0.110.1半導(dǎo)體的基本知識半導(dǎo)體的基本知識10.1.110.1.1本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體是一種完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。當(dāng)電子掙脫共價鍵的束縛成為自由電子后，就同時在原來的共價鍵的相應(yīng)位置上留下一個空位，這個空位稱為空穴，空穴的出現(xiàn)

2、是半導(dǎo)體區(qū)別于導(dǎo)體的一個重要特點。顯然，自由電子和空穴是成對出現(xiàn)的，所以稱它們?yōu)殡娮涌昭▽﹄娮涌昭▽Α?0.1.210.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)，就會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著改變。根據(jù)摻入雜質(zhì)的化合價不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體分為N型和型和P型兩大類型兩大類。（1）N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在4價元素的硅（或鍺）晶體中，摻入微量的5價元素磷（或砷、銻等）后，磷原子將散布于硅原子中，且替代了晶體點陣中某些位置上的硅原子。通常

3、，摻雜所產(chǎn)生的自由電子濃度遠(yuǎn)大于本征激發(fā)所產(chǎn)生的自由電子或空穴的濃度，所以雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能遠(yuǎn)超過本征半導(dǎo)體。顯然，這種半導(dǎo)體中自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度，所以稱電子為多數(shù)載流子（電子為多數(shù)載流子（majitymajitycarriercarrier，簡稱多子），簡稱多子），空穴為少數(shù)載流子（minitycarrier，簡稱少子）。因為這種半導(dǎo)體的導(dǎo)電主要依靠電子，所以稱為Ｎ型半導(dǎo)體或電子型半導(dǎo)體。（2）P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在硅（或鍺）

4、的晶體中摻入微量的3價元素硼（或鋁、銦等）后，雜質(zhì)原子也散布于硅原子中，且替代了晶體點陣中某些位置上的硅原子。在這種半導(dǎo)體中，空穴是多子，自由電子是少子，它的導(dǎo)電主要依靠空穴，因此稱為P型半導(dǎo)體或空穴型半導(dǎo)體。10.1.3半導(dǎo)體中的兩種電流（1）漂移電流：漂移電流：自由電子和空穴在電場作用下的定向運(yùn)動所形成的電流。（2）擴(kuò)散電流：同一種載流子從濃度高處向濃度地處擴(kuò)散所形成的電流稱為擴(kuò)散電流。10.1.4PN結(jié)如圖所示：根據(jù)理論推導(dǎo)，二極

5、管的伏安特性曲線可用下式表示根據(jù)理論推導(dǎo)，二極管的伏安特性曲線可用下式表示:)1(eTS??VVII式中式中IS為反向飽和電流，V為二極管兩端的電壓降，VT=kTq稱為溫度的電壓當(dāng)量，k為玻耳茲曼常數(shù)，q為電子電荷量，T為熱力學(xué)溫度。對于室溫（相當(dāng)T=300K），則有VT=26mV。正向特性：u0的部分稱為正向特性，分兩段：當(dāng)0＜V＜Vthth時，正向電流為零，Vth稱為死區(qū)電壓或開啟電壓；當(dāng)V＞Vthth時，開始出現(xiàn)正向電流，并按指數(shù)

6、規(guī)律增長。硅二極管的死區(qū)電壓Vth=0.5V左右，鍺二極管的死區(qū)電壓Vth=0.1V左右反向特性：u0的部分稱為反向特性。當(dāng)VBRBR＜V＜0時，（絕對值）時，（絕對值）反向電流很小，且基本不隨反向電壓的變化而變化，此時的反向電流也稱反向飽和電流IS。反向擊穿：當(dāng)V≥VBRBR時，（絕對值）時，（絕對值）反向電流急劇增加，VBR稱為反向擊穿電壓。雪崩擊穿齊納擊穿勢壘電容：耗盡層寬窄變化所等效的電容稱為勢壘電容Cb。10.2.3二極管的主