結的形成ppt課件

1、上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎1.1.1 PN結的構成結的構成1.1 PN結結半導體半導體 導電才干介于導體和絕緣體之間導電才干介于導體和絕緣體之間最常用的半導體資料最常用的半導體資料物體根據(jù)其導電才干電阻率分物體根據(jù)其導電才干電阻率分半導體半導體絕緣體絕緣體導體導體鍺鍺硅硅1 半導體二極管及其運用半導體二極管及其運用上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎+14284Si硅原子構造表示圖硅原子構造表示圖+3228 18Ge鍺原子構造表示圖鍺原子構造表示圖4原子構造表示圖原子構造表示圖+4硅、鍺原子硅、鍺原子的簡化模型的簡化模型上頁上頁下頁下頁返回返回

2、模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎平面構造平面構造立體構造立體構造+4+4+4+4+4+4+4+4+41. 本征半導體本征半導體本征半導體就是完全純真的半導體本征半導體就是完全純真的半導體上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎+4+4+4+4+4+4+4+4+4共價鍵共價鍵價電子價電子上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎+4+4+4+4+4+4+4+4+4本本征征半半導導體體受受熱熱或或光光照照上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎本本征征激激發(fā)發(fā)產(chǎn)產(chǎn)生生電電子子和和空空穴穴自在電子自在電子空穴空穴+4+4+4+4+4+4+4+4+4上頁上

3、頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎電子空穴電子空穴成對產(chǎn)生成對產(chǎn)生+4+4+4+4+4+4+4+4+4上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎+4+4+4+4+4+4+4+4+4上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎+4+4+4+4+4+4+4+4+4電子空穴電子空穴復合，成復合，成對消逝對消逝上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎電子和空穴產(chǎn)生過程動畫演示電子和空穴產(chǎn)生過程動畫演示上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎 本征激發(fā)使空穴和自在電子成對產(chǎn)生。本征激發(fā)使空穴和自在電子成對產(chǎn)生。相遇復合時，又成對消

4、逝。相遇復合時，又成對消逝。 小結小結空穴濃度空穴濃度np)=電子濃度電子濃度(nn)溫度溫度T一定時一定時np nn=K(T)K(T) 與溫度有關的常數(shù)與溫度有關的常數(shù) 上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎在在外外電電場場作作用用下下+4+4+4+4+4+4+4+4+4U上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎電電子子運運動動構構成成電電子子電電流流+4+4+4+4+4+4+4+4+4U上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎+4+4+4+4+4+4+4+4+4U上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎+4+4+4+4+4+

5、4+4+4+4U上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎+4+4+4+4+4+4+4+4+4U上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎+4+4+4+4+4+4+4+4+4U上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎+4+4+4+4+4+4+4+4+4U價電子填價電子填補空穴而補空穴而使空穴挪使空穴挪動，構成動，構成空穴電流空穴電流上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎半導體導電機理動畫演示半導體導電機理動畫演示上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎(1) 在半導體中有兩種載流子在半導體中有兩種載流子這就是半導體和

6、金屬導電原理的這就是半導體和金屬導電原理的 本質(zhì)區(qū)別本質(zhì)區(qū)別a. 電阻率大電阻率大(2) 本征半導體的特點本征半導體的特點b. 導電性能隨溫度變化大導電性能隨溫度變化大小結小結帶正電的空穴帶正電的空穴帶負電的自在電子帶負電的自在電子本征半導體不能在半導體器件中直接運用本征半導體不能在半導體器件中直接運用上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎2摻雜半導體摻雜半導體 在本征半導體硅或鍺中摻入微量的其它適當元在本征半導體硅或鍺中摻入微量的其它適當元素后所構成的半導體素后所構成的半導體根據(jù)摻雜的不同，雜質(zhì)半導體分為根據(jù)摻雜的不同，雜質(zhì)半導體分為N型導體型導體P型導體型導體(1) N型

7、半導體型半導體 摻入五價雜質(zhì)元素如磷、砷的雜質(zhì)半導體摻入五價雜質(zhì)元素如磷、砷的雜質(zhì)半導體上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎+4+4+4+4+4+4+4+4+4摻入少量五價雜質(zhì)元素磷摻入少量五價雜質(zhì)元素磷P P上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎+4+4+4+4+4+4+4+4+4P P上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎多出多出一個一個電子電子出現(xiàn)出現(xiàn)了一了一個正個正離子離子+4+4+4+4+4+4+4+4P P上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎+ + + + + + + + + + + + + + + + +

8、 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +半導體中產(chǎn)生了大量的自在電子和正離子半導體中產(chǎn)生了大量的自在電子和正離子上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎N型半導體構成過程動畫演示型半導體構成過程動畫演示上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎c. 電子是多數(shù)載流子，簡稱多子電子是多數(shù)載流子，簡稱多子;空穴是少數(shù)載流空穴是少數(shù)載流 子，簡稱少子。子，簡稱少子。e. 因電子帶負電，稱這種半導體為因電子帶負電，稱這種半導體為N(negative)型或型或 電子型半導體。電子型半導體。f. 因摻入的雜質(zhì)給出電子，又稱之為施主雜質(zhì)。

9、因摻入的雜質(zhì)給出電子，又稱之為施主雜質(zhì)。b. N型半導體中產(chǎn)生了大量的型半導體中產(chǎn)生了大量的(自在電子和正離子。自在電子和正離子。小結小結d. np nn=K(T)a. N型半導體是在本征半導體中摻入少量五價雜質(zhì)型半導體是在本征半導體中摻入少量五價雜質(zhì) 元素構成的。元素構成的。上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎(2) P型半導體型半導體 在本征半導體中摻入三價雜質(zhì)元素，如硼等。在本征半導體中摻入三價雜質(zhì)元素，如硼等。B B+4+4+4+4+4+4+4+4+4上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎+4+4+4+4+4+4+4+4+4B B上頁上頁下頁下頁返

10、回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎出出現(xiàn)現(xiàn)了了一一個個空空位位+4+4+4+4+4+4B B+4+4上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎+4+4+4+4+4+4B B+4+4負離子負離子空穴空穴上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -半導體中產(chǎn)生了大量的空穴和負離子半導體中產(chǎn)生了大量的空穴和負離子上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎P型半導體的構成過程動畫演示型半導體的構成過程動畫演示上頁上

11、頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎c. 空穴是多數(shù)載流子空穴是多數(shù)載流子,電子是少數(shù)載流子。電子是少數(shù)載流子。e. 因空穴帶正電，稱這種半導體為因空穴帶正電，稱這種半導體為P(positive)型或型或 空穴型半導體。空穴型半導體。f. 因摻入的雜質(zhì)接受電子，故稱之為受主雜質(zhì)。因摻入的雜質(zhì)接受電子，故稱之為受主雜質(zhì)。a. P型半導體是在本征半導體中摻入少量的三價型半導體是在本征半導體中摻入少量的三價 雜質(zhì)元素構成的。雜質(zhì)元素構成的。b. P型半導體產(chǎn)生大量的空穴和負離子。型半導體產(chǎn)生大量的空穴和負離子。小結小結d. np nn=K(T)上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模

12、擬電子技術基礎當摻入三價元素的密度大于五價元素的密度時，可當摻入三價元素的密度大于五價元素的密度時，可將將N N型轉為型轉為P P型；型；雜質(zhì)半導體的轉型雜質(zhì)半導體的轉型當摻入五價元素的密度大于三價元素的密度時，可當摻入五價元素的密度大于三價元素的密度時，可將將P P型轉為型轉為N N型。型。上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

13、+ + + + + + + + + + + +以以N N型半導體為基片型半導體為基片經(jīng)過半導體分散工藝經(jīng)過半導體分散工藝3. PN結的構成結的構成上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎使半導體的一邊構成使半導體的一邊構成N N型區(qū)，另一邊構成型區(qū)，另一邊構成P P型區(qū)。型區(qū)。N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上頁上頁

14、下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎(1) 在濃度差的作用下，電子從在濃度差的作用下，電子從 N區(qū)向區(qū)向P區(qū)分散。區(qū)分散。N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎(2) 在濃度差的作用下，空穴從在濃度差的作用下，空穴從 P區(qū)向區(qū)向N區(qū)分散。區(qū)分散。N+ + + + + +

15、+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎在濃度差的作用下，兩邊多子相互分散。在在濃度差的作用下，兩邊多子相互分散。在P區(qū)和區(qū)和N區(qū)區(qū)交界面上，留下了一層不能挪動的正、負離子。交界面上，留下了一層不能挪動的正、負離子。小結小結N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

16、 + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎即即PN結結空間電荷層空間電荷層N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上頁

17、上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎構成內(nèi)電場構成內(nèi)電場內(nèi)電場方內(nèi)電場方向向N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎PN結一方面妨礙多子的分散結一方面妨礙多子的分散N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

18、+ + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎另一方面加速少子的漂移另一方面加速少子的漂移N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上頁上頁下

19、頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎勢壘勢壘U0構成電位勢壘構成電位勢壘N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎當分散與漂移作用平衡時當分散與漂移作用平衡時a. 流過流過PN結的凈電流為零結的凈電流為零b. PN結的厚度一定約幾個微米結的厚度一定約幾個微米c. 接觸電位一定約

20、零點幾伏接觸電位一定約零點幾伏N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎PN結構成過程動畫演示結構成過程動畫演示上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎當當N區(qū)和區(qū)和P區(qū)的摻雜濃度不等時區(qū)的摻雜濃度不等時離子密離子密度大度大空間電荷空間電荷層較薄層較薄離子密離子密度小度小

21、空間電荷空間電荷層較厚層較厚高摻雜濃度區(qū)高摻雜濃度區(qū)域用域用N+N+表示表示+_PN+上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎1.1.2 PN結的單導游電性結的單導游電性1PN結正向偏置結正向偏置 PN結正向偏置結正向偏置 當外加直流電壓使當外加直流電壓使PN結結P型半型半 導體的一端的電位高于導體的一端的電位高于N型半導體一端的電位時，型半導體一端的電位時，稱稱PN結正向偏置，簡稱正偏。結正向偏置，簡稱正偏。PN結反向偏置結反向偏置 當外加直流電壓使當外加直流電壓使PN結結N型半型半導體的一端的電位高于導體的一端的電位高于P型半導體一端的電位時，型半導體一端的電位時，稱稱PN

22、結反向偏置，簡稱反偏。結反向偏置，簡稱反偏。上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎- - - - - - -PN+ + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +RSE內(nèi)內(nèi)+ + + + + + +EPN結正向偏置結正向偏置上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎內(nèi)電場被減弱內(nèi)電場被減弱PN結變窄結變窄PN結呈現(xiàn)低阻、導通形狀結呈現(xiàn)低阻、導通形狀多子進展分散多子進展分

23、散- - - - - - -PN+ + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +RSE內(nèi)內(nèi)+ + + + + + +E上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎PN結正偏動畫演示結正偏動畫演示上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎內(nèi)電場加強內(nèi)電場加強PN結變寬結變寬PN結呈現(xiàn)高結呈現(xiàn)高阻、截止形狀阻、截止形狀不利多子分散不利多子分散有利少子漂移有利少子漂移2PN結反向偏置結反向偏置 - - - - - - -PN+ + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +RSE內(nèi)內(nèi)+ +