二极管单向导电原理ppt课件
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1,半导体基础知识 PN结,二级管单向导电原理,2,完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结构的半导体。,常用的半导体材料是硅和锗, 它们都是四价元素。,将材料提纯便形成单晶体,它的原子结构为共价键结构。,当温度 T = 0 K 时,半导体不导电,如同绝缘体。,1.结构,一、本征半导体,3,若T ,将有少数价电子克服共价键的束缚成为自由电子, 在原来的共价键中留下一个空位空穴。,2.载流子,半导体中存在两种载流子:带负电的自由电子;带正电的空穴。,自由电子与空穴是同时成对产生的,两种载流子的浓度相等。,ni=pi,本征激发,复合,动态平衡,本征半导体中:,4,掺入杂质的半导体:,N 型半导体,P 型半导体,Si(+4)+硼原子(+3),Si(+4)+磷原子(+5),空穴数量,自由电子,导电能力,二、杂质半导体,5,1、 N 型半导体(Negative),(电子型半导体),半导体中掺入五价元素构成.,多子:自由电子 少子:空穴,五价:磷、锑、砷,2、 P 型半导体(Positive),半导体中掺入三价元素构成.,多子:空穴 少子:自由电子,(空穴半导体),三价:硼、镓、铟,5 价杂质原子称为施主原子。,3 价杂质原子称为受主原子。,6,说明:,1. 掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度;温度决定少数载流子的浓度。,3. 杂质半导体总体上保持电中性。,2. 杂质半导体载流子的数目要远远高于本征半导体,因而其 导电能力大大改善。,P型半导体:,空穴=自由电子+负离子数,N型半导体:,自由电子=空穴+正离子数,4. 杂质半导体的表示方法如下图所示。,(a) N 型半导体,(b) P 型半导体,7,1.2 PN 结,在一块半导体单晶上一侧掺杂成为P型半导体,另一侧掺杂成为N 型半导体,两个区域的交界处就形成了一个特殊的薄层,称为PN 结。,一、PN 结的形成,8,PN 结中载流子的运动,耗尽层,1. 扩散运动,2. 扩散运动形成空间电荷区,电子和空穴浓度差形成多数载流子的扩散运动。, PN 结,耗尽层。,8,9,3. 空间电荷区产生内电场,空间电荷区正负离子之间电位差 Uho 电位壁垒; N区到P区 内电场; 内电场阻止多子的扩散 阻挡层。,4. 漂移运动,内电场有利于少子运动漂移。,9,10,5. 扩散与漂移的动态平衡,扩散运动使空间电荷区增大; 随着内电场的增强,漂移运动逐渐增加; 当扩散电流与漂移电流相等时,PN 结总的电流等于零,空间电荷区的宽度达到稳定。,即扩散运动与漂移运动达到动态平衡。,11,二、 PN 结的单向导电性,1. PN结 外加正向电压时,又称正向偏置,简称正偏。,11,限流电阻,处于导通状态,12,2. PN 结外加反向电压时,12,反向接法:外电场与内电场方向一致,增强了内电场的作用;,外电场使空间电荷区变宽;,漂移扩散,产生反向电流 IS ;,反向电流又称反向饱和电流。对温度十分敏感,随着温度升高, IS 将急剧增大。,处于截止状态(反偏),13,当 PN 结正向偏置时,回路中将产生一个较大的正向电流, PN 结处于 导通状态;当 PN 结反向偏置时,回路中反向电流非常小,几乎等于零, PN 结处于截止状态。,综上所述:,可见, PN 结具有单向导电性。,- 配套讲稿:
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