二极管结构与功能课件.ppt
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- 关 键 词:
- 二极管 结构 功能 课件
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1、二极管结构与功能课题一课题一 半导体器件半导体器件1.1 半导体器件的基础知识半导体器件的基础知识1.2 半导体二极管半导体二极管1.3 半导体三极管半导体三极管1.4 场效应管场效应管二极管结构与功能1.1 1.1 半导体器件的基础知识半导体器件的基础知识物质按导电性能可划分为:物质按导电性能可划分为:导体导体 一般为低价元素,如铜、铁、铝等金属元一般为低价元素,如铜、铁、铝等金属元素。素。导电率为导电率为105量量纲纲级级。导电能力强。导电能力强。 绝缘体绝缘体 一般为高价元素,如:橡胶、云母、塑一般为高价元素,如:橡胶、云母、塑料等。料等。导电率为导电率为10-2210-14 量量纲纲级
2、级。导电能力弱。导电能力弱。半导体半导体 一般为四价元素,如:硅(一般为四价元素,如:硅(Si)锗()锗(Ge)等。导电性能介于导体和绝缘体之间。且导电能力等。导电性能介于导体和绝缘体之间。且导电能力随条件变化。随条件变化。1.1.1半导体材料半导体材料二极管结构与功能半导体物质特性:半导体物质特性:掺入杂质则导电率显著增加掺入杂质则导电率显著增加掺杂特性掺杂特性半导体器件半导体器件温度增加使导电率大为增加温度增加使导电率大为增加温度特性温度特性热敏器件热敏器件光照不仅大为增加导电率还可产生电动势光照不仅大为增加导电率还可产生电动势光照特性光照特性光敏器件、光电器件光敏器件、光电器件二极管结构
3、与功能完全纯净、结构完整的半导体晶体被称为本征半导体。完全纯净、结构完整的半导体晶体被称为本征半导体。本征半导体在物理结构上呈单晶体形态。(见左下图)本征半导体在物理结构上呈单晶体形态。(见左下图)1.1.2本征半导体本征半导体本征半导体:本征半导体:常用的本征半导体:常用的本征半导体:硅(硅(SiSi),锗(),锗(GeGe)本征半导体的晶体结构本征半导体的晶体结构Si+142 8 4Ge+322 8 18 4+4常见本征半导体的原子结构简化模型常见本征半导体的原子结构简化模型二极管结构与功能1.在在T=0K,且无外,且无外部激发能量时:部激发能量时:本征半导体的导电特性本征半导体的导电特性
4、:常见本征半导体晶体结构平面示意图常见本征半导体晶体结构平面示意图本征半导体内部没有能够本征半导体内部没有能够自由移动的带电粒子,即自由移动的带电粒子,即载流子,此时本征半导体载流子,此时本征半导体呈绝缘特性。呈绝缘特性。二极管结构与功能2.在有外部激发能量(如温度升高,光照)时:在有外部激发能量(如温度升高,光照)时:挣脱原子核束缚的电子称为挣脱原子核束缚的电子称为自由电子自由电子,在本征激发下形,在本征激发下形成带负电荷的载流子。成带负电荷的载流子。留下的空位称为空穴,成为留下的空位称为空穴,成为带正电荷的载流子。带正电荷的载流子。本征半导体的载流子在本征半导体的载流子在外加外加电场的作用
5、下可定电场的作用下可定向移动形成漂移电流。向移动形成漂移电流。共价键内的电子共价键内的电子称为束缚电子称为束缚电子二极管结构与功能二极管结构与功能二极管结构与功能杂质半导体杂质半导体N(电子)(电子)型半导体型半导体(掺入的五价元素如掺入的五价元素如P、Se等等)1.1.3杂质半导体杂质半导体P(空穴)(空穴)型半导体型半导体(掺入的三价元素如掺入的三价元素如B、Al、In等等)掺入杂质越多,导电性能越强掺入杂质越多,导电性能越强二极管结构与功能二极管结构与功能二极管结构与功能(1) 在在PN结外加上正向电压时:结外加上正向电压时:PN结正偏(结正偏(P(+), N(-))时,具有较)时,具有
6、较大的正向扩散电流,呈现低电阻,大的正向扩散电流,呈现低电阻,PN结导通。结导通。2. PN结的单向导电性结的单向导电性以上所讨论的以上所讨论的PN结处于平衡状态,称为平衡结处于平衡状态,称为平衡PN结。如在结。如在PN结两结两端外加不同方向电压,就会破坏原平衡,呈现出单向导电性。端外加不同方向电压,就会破坏原平衡,呈现出单向导电性。 二极管结构与功能(2) 在在PN结外加上反向电压时:结外加上反向电压时:PN结反偏(结反偏(P(-), N (+))时,仅有)时,仅有很小的反向漂移电流,呈现高电阻,很小的反向漂移电流,呈现高电阻,PN结截止。结截止。二极管结构与功能结论: PN结加正向电压,即
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