2022-2023學(xué)年高二物理競賽課件：半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)

半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)

雜質(zhì)半導(dǎo)體---N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體SiSiSiSiSiSiSiSiSi共價(jià)鍵摻入微量的五價(jià)元素：磷P(或銻)(1)N型半導(dǎo)體:多數(shù)載流子為電子，少數(shù)載流子為空穴。在室溫下就可以激發(fā)成自由電子半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)雜質(zhì)半導(dǎo)體---N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體摻入微量的三價(jià)元素：硼B(yǎng)(或鋁)(2)P型半導(dǎo)體:半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)SiSiSiSiSiSiSiSiSi共價(jià)鍵受主原子空位吸引鄰近原子的價(jià)電子填充。多數(shù)載流子為空穴，少數(shù)載流子為電子。半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)綜上所述：無論N型還是P型半導(dǎo)體，對(duì)外都呈電中性。注意：(1)本征半導(dǎo)體中加入五價(jià)雜質(zhì)元素，便形成N型半導(dǎo)體。其中電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子，此外還有不參加導(dǎo)電的正離子。(2)本征半導(dǎo)體中加入三價(jià)雜質(zhì)元素，便形成P型半導(dǎo)體。其中空穴是多數(shù)載流子，電子是少數(shù)載流子，此外還有不參加導(dǎo)電的負(fù)離子。(3)雜質(zhì)半導(dǎo)體中，多子濃度決定于雜質(zhì)濃度，少子由本征激發(fā)產(chǎn)生，其濃度與溫度有關(guān)。半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)1.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中多子的數(shù)量與

（a.摻雜濃度、b.溫度）有關(guān)。2.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中少子的數(shù)量與（a.摻雜濃度、b.溫度）有關(guān)。3.當(dāng)溫度升高時(shí)，少子的數(shù)量（a.減少、b.不變、c.增多）。abc4.在外加電壓的作用下，P型半導(dǎo)體中的電流主要是

，N型半導(dǎo)體中的電流主要是。（a.電子電流、b.空穴電流）ba練習(xí)題：基本結(jié)構(gòu)和類型半導(dǎo)體二極管金屬觸絲陽極引線N型鍺片陰極引線外殼(

a)點(diǎn)接觸型鋁合金小球N型硅陽極引線PN結(jié)金銻合金底座陰極引線(

b)面接觸型陰極陽極

VD按材料分：硅(Si)管和鍺(Ge)管；按工藝分：點(diǎn)接觸型和面接觸型；符號(hào)：(Diode)陽極陰極管殼按用途分：整流管、穩(wěn)壓管、開關(guān)管等。PN型號(hào)：2AP15二極管C:N型Si材料極性A:N型GeB:P型GeD:P型Si類型P:普通管Z:整流管K:開關(guān)管W:穩(wěn)壓管序號(hào)例如2CZ10,2CW18等。二極管的伏安特性半導(dǎo)體二極管反向擊穿電壓UBR導(dǎo)通管壓降UDUI死區(qū)電壓UthPN+–PN–+另外,伏安特性與溫度T有關(guān)，當(dāng)T↑時(shí),UT↓,UB↓,IR↑。iD

=0UT=0.5V(硅管)0.1V(鍺管)U

UthiD急劇上升0U

Uth

UD=0.7V(硅管)0.3V(鍺管)︱U︱<︱UBR︱

iD=IS

(反向飽和電流)︱U︱>︱UBR︱反向電流急劇增大二極管被反向擊穿正向特性：反向特性：半導(dǎo)體二極管二極管具有單向?qū)щ娞匦?1)二極管加正向電壓（正向偏置，陽極接正、陰極接負(fù)）大于死區(qū)電壓時(shí)，二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，二極管正向電阻較小，正向電流較大。

導(dǎo)通時(shí)管壓降：硅0.7V；鍺0.3V(2)二極管加反向電壓（反向偏置，陽極接負(fù)、陰極接正）時(shí)，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，二極管反向電阻較大，反向電流很小。當(dāng)反向電壓大于反向擊穿電壓時(shí)，二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦浴?/p>

問題：如何判斷二極管的好壞及其正負(fù)極性？二極管的應(yīng)用半導(dǎo)體二極管UD(2)恒壓降模型UI

OUI

O(1)理想模型分析方法：將二極管斷開，分析二極管陰、陽極電位。a）理想二極管：若V陽>V陰（正向偏置），二極管導(dǎo)通，相當(dāng)于開關(guān)閉合；若V陽<V陰（反向偏置），二極管截止，相當(dāng)于開關(guān)斷開。b）普通二極管：（以硅管為例，正向?qū)妷喝?.7V）若V陽-V陰>0.7V，二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通后正向壓降UD=0.7V；若V陽-V陰<0.7V，二極管截止，反向電流iD=0，相當(dāng)于開關(guān)斷開。判斷二極管是導(dǎo)通還是截止？并計(jì)算電壓UAB(

二極管正向壓降忽略不計(jì))。忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB=－6V例：取B點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。V陽=－6V，V陰

=－12V

∵V陽>V陰，∴二極管導(dǎo)通。若不是理想二極管，則二極管為Ge管時(shí),UAB為－6.3Ｖ；二極管為Si管時(shí),UAB為－6.7V。解：D6V12V3kBAUAB+–(a)兩個(gè)二極管的陰極接在一起(即共陰極)，此時(shí)陽極與陰極電位差大者，優(yōu)先導(dǎo)通。(b)在這里，D2起鉗位作用，D1起隔離作用。BD16V12V3kAD2UAB+–解：∴D2優(yōu)先導(dǎo)通電壓UAB

=0V設(shè)B點(diǎn)為電位參考點(diǎn)，則電位V1陽=－6V，V2陽=0V，V1陰=V2陰=－12V陽極與陰極的電位差UD1=6V，UD2=12VD2導(dǎo)通后,V1陰=0V,

D1承受反向電壓，∴

D1截止。二極管共陰極接法，陽極電位高的優(yōu)先導(dǎo)通；二極管共陽極接法，陰極電位低的優(yōu)先導(dǎo)通。ui>8V時(shí)，二極管導(dǎo)通，D可看作短路uo=8Vui<8V時(shí)，二極管截止，D可看作開路uo=ui已知：二極