1.半导体二极管(1)——2020-03-15

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1.本征半导体

  • 单质半导体材料是具有 4 价共价键晶体结构的硅 Si 和锗 Ge。
  • 导电能力介于导体和绝缘体之间。
  • 特性:光敏、热敏和掺杂特性。
  • 本征半导体:纯净的、具有完整晶体结构的半导体。在一定的温度下,本征半导体内的最重要的物 理现象是本征激发(又称热激发),产生两种带电性质相反的载流子(空穴和自由电子对),温度越 高,本征激发越强。
    • 空穴是半导体中的一种等效+q 的载流子。空穴导电的本质是价电子依次填补本征晶体中空位, 使局部显示+q 电荷的空位宏观定向运动。
    • 在一定的温度下,自由电子和空穴在热运动中相遇,使一对自由电子和空穴消失的现象称为 复合。当热激发和复合相等时,称为载流子处于动态平衡状态。

2.杂质半导体

  • 在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。体现的是半导体的掺杂特性。
  1. P 型半导体:在本征半导体中掺入微量的 3 价元素(多子是空穴,少子是电子)。
  2. N 型半导体:在本征半导体中掺入微量的 5 价元素(多子是电子,少子是空穴)。
  • 杂质半导体的特性
  1. 载流子的浓度:多子浓度决定于杂质浓度,几乎与温度无关;少子浓度是温度的敏感函数。
  2. 体电阻:通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。
  3. 在半导体中,存在因电场作用产生的载流子漂移电流(与金属导电一致),还才能在因载流子浓度差而产生的扩散电流。

3. PN 结

  1. 在具有完整晶格的 P 型和 N 型半导体的物理界面附近,形成一个特殊的薄层(PN 结)。
  2. PN 结中存在由 N 区指向 P 区的内建电场,阻止结外两区的多子的扩散,有利于少子的漂移。
  3. PN 结具有单向导电性:正偏导通,反偏截止,是构成半导体器件的核心元件。

1.正偏 PN 结( P+, N-):具有随电压指数增大的电流,硅材料约为 0.6-0.8V,锗材料约为 0.2-0.3V。
2.反偏 PN结(P-,N+):在击穿前,只有很小的反向饱和电流 Is。
3.PN 结的伏安(曲线)方程:

PN 结的伏安(曲线)方程:

PN结的形成


PN结的接触电位差
PN结的伏安特性

PN结的伏安特性

结论: PN结具有单向导电性

PN结电流方程
PN结的反向击穿特性

PN结的电容

PN结的电容

PN结的电致发光

PN结的电致发光

PN结的光电效应

PN结的光电效应
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