路勇(第一,二,三,四,七章)李金平(第八章)祁英(第六章)

EG—禁带宽度。
(1-1)
•载流子的浓度主要取决于温度；
A0—与材料有关的常数。
•温度增加使导电能力激增。 T—绝对温度。
• ni 与温度T和禁带宽度EG有关。
•且温度可人为控制 。
K—玻尔兹曼常数。
(四)载流子的产生与复合
• ni（电子浓度）：是动态平衡值。 • g(载流子的产生率):每秒成对产生的电子空 穴的浓度。 • R(载流子的复合率)：每秒复合的载流子的 浓度。 • 当g=R时：
+4
+4
+4
+4
+4
+4
•本征半导体：完全纯净、
结构完整的半导体晶体。
（二）两种载流子——电子和空穴
T=0K 时:
自由电子 导带 •价电子被束缚在价带内，晶体 中无自由电子.
T=300K 时:
• 少数载流子获得能量,从价带导 带——自由电子，(本正激发)
•在原位置留下空位——空穴。
禁带Eg
价带
价电子
第三节 光电二极管与发光二极管
光电器件可分为两大类：
1.光敏器件：把光能转变成电能的器件。
2.发光器件：光辐射器件，把电能转变成光能的器件。
一.光电二极管： 定义：有光照射时，就有电流产生的二极管。 类型：有PN结型，PIN结型，雪崩型。 用途:光电池（光电二极管其PN结工作在反向偏置状态）
符号
二.发光二极管： 定义：当管子加正向电压时，在正向电流激发下，管子发光。 类型：发光的颜色有红，黄，绿，蓝，紫。 符号 用途：主要用于显示。
UD
N
ED / RL ID
0
(2).MN的斜率:
M
ED
U
tg= I/ U=-1/ RL
(3).直流电阻: R=UD/ID
iD
U
(三).交流电阻：
(三).交流电阻：
RL
D
I
二极管工作时既有直流，又有交流。 • 作Q的切线，则有:
ED
r=U/I;
•
或r=dU/dI
• 因为：
I=Ise U/ nUT;
1. 输入电压变化时: Ui↑Uo↑IZ↑IR↑UR↑U
o↓
2. 当负载变化时： RL↓IL↑UO↓(趋)IZ↓IR( 不变)UO(稳定)
a b c
共阴极电路
三.LED显示器：
1. 共阴极电路:
7只发光管的阴极接地， 接高电位的段可发光。
+5v
a b c
共阳极电路
… g … g
+4
+4
+4
杂质半导体
（二）P型半导体
1.在四价元素中掺入三价元素铟： •三价元素与周围四个原子形成共价 健，因缺少一个电子形成“空穴” 。 2.铟原子在电场作用下接受一个
+4
+4
+4
+4
+3
+4
电子——受主杂质（负离子）
+4
+4
+4
3.在P型半导体中： 空穴——为多数载流子 自由电子——为少数载流子
I
Is
UB
0
Ur
U
2.加反向电压时，相同温度下： Is硅(nA,10-9)<Is锗(A,10-6) 硅管比锗管稳定：(EG(si)>EG(Ge)
3.当反压大时，反向击穿，击穿 电压为UB
锗管的伏安特性
ID
UD
四.晶体二极管的电阻：
为非线性电阻：用静态电阻和动态电阻描述 二极管的正 (一).直流电阻： 向伏安特性 工作点
(2).空间电荷区产生建立了内电场 产生载流子定向运动（漂移运动） •当扩散运动↑内电场↑漂移运 动↑扩散运动↓动态平衡。 (3).扩散运动产生扩散电流；漂移运动 产生漂移电流。 •动态平衡时：扩散电流=漂移电流。 PN结内总电流=0。 PN结的宽度一定 。的Leabharlann 动空穴 P+
+ +
N
+
+ +
半导体的基础知识 PN结与晶体二极管 光电二极管和发光二极光 二极管的应用
第一节
第二节
第三节
第四节
第一节 半导体基础知识
一、半导体的特性： 导电率为105s.cm-1-1 导电率10-22-10-14 s.cm 1.什么是导体、绝缘体、半导体： 量级，如：金、
量级，如：橡胶、云母、 银、铜、铝。 导电率为10 (1).导体：导电性能良好的物质。 -9-102 s.cm-1 塑料等。 量级，如：硅、锗、 (2).绝缘体：几乎不导电的物质。 砷化镓等。 (3).半导体：导电能力介于导体和半导体之间。
交流电导： g=dI/dU=I/(nUT)
Q
I
0 U
• 交流电阻：r=1/g= nUT/I
U
• 若n=1,室温下：UT=26mv • 交流电阻：r=26mv/ ID(mA)
五.PN结的反向击穿和稳压二极管：
(一).反向击穿现象:
反向电压超过一定值时导致二极管击穿，分为电击穿热击穿
1.电击穿:
(1).雪崩击穿：当U↑，载流子获得能量高速运动，产生碰撞 电离，形成连锁反应，象雪崩一样。使反向电流I↑。 (2).齐钠击穿：当U↑，强电场直接破坏共价键。将电子拉出 来，形成大量载流子,使反向电流I↑。
1.PN结加正向电压时：
I P
U ( 内电场)与U方向相反
(1).U↑q(V-U)位垒高度↓
+ +
N
耗尽层变薄扩散运动

扩散
Q(V-U)
(多子)↑ 扩散电流↑
(2).位垒高度↓ 漂移运动 （少子）↓ 漂移电流↓ (3).正向电流决定于扩散电流。 此时PN结导通。
漂移
2.PN结加反向电压时：
D
定义为：R=UD/ID;
• 正向电压时：
tg= ID/ UD=1/R
I
ID

0
Q
(1).OQ斜率的倒数是正向电阻R。
(2).R与Q有关，Q不同,R也不同
UD U (3).反向电压时：I很小，R很大。
(二).静态工作点：
ID RL
UD=ED-IDRL; ID=f(UD)
D
ED I
Q
UD
两条曲线的交点为静态工作点Q： (1).MN为直流负载线。 Q
2.热击穿:
当U↑，时,耗散功率超过PN结的极限值,使温度升高,导致PN 结过热烧毁.
(二).稳压二极管：
稳压管符号:
1.原理：
稳压管工作在反向击穿状态：
I 反压U>UZ时:反向电流 I↑, UZ稳 定。
UZ
UZ
0
IZ
最大工作电流 IZmax，取决于最大 耗散功率。
U 2.特点： (1).工作在反向工作区。 (2).工作电压要超过反向击穿电压。
4.近几十年来集成电路发展成小规模、中规模、大规模及超 大规模（几十平方毫米的片子上，可集成上百万个元件）
5.电子技术学科可划分为两类：
(1).模拟电子技术：可细分为高频、低频，主要研究对模拟信 号的处理。
(2).数字电子技术：研究逻辑电路，对数字信号进行处理。
第一章 晶体二极管及其应用
U ( 内电场)与U方向相同
I P
+ +
(1).U↑q(V-U)位垒高度↑
耗尽层变薄扩散运动 (多子) ↓ 扩散电流↓ (2).位垒高度↑ 漂移运动 （少子） ↑ 漂移电流↑
N

扩散
Q(V+U)
漂移
(3).反向电流决定于漂移电流 此时PN结截止。
二.PN结的电流方程：
•由半导体物理可推出：
空穴
1.电子空穴对： 电子和空穴是成对产生的.
载流子的能带图
两种载流子——电子和空穴
外电场E 的方向
2.自由电子——载流子： • 在外电场作用下形成电子流（在 导带内运动）， • 方向与电场方向相反。 3.空穴——载流子：
导带 禁带 价带
自由电子
E
电子流
•在外电场作用下形成空穴流（在价 带内运动），
I I s (e
U / UT
1)
Is 饱和电流;
UT=kT/q 为温度电压当量。
k 波尔兹曼常数； (T=300k;时 UT=26mv)
•当加正向电压时： I
I se
U / UT
; (U UT )
•当加正向电压时： I-Is
三.二极管的结构与伏安特性：
结构
P
(一) . 二极管的结构：如图所示。
制作：
路 勇(第一、二、三、四、七章)
李金平（第八章）
祁 英（第六章）
张玉慧（第五章） 1999年12月
绪论
第一章
第二章
第三章
第四章
第五章
第六章 第七章 第八章
绪 论
•电子技术与日常生活息息相关、其发展随器件的发展经历了 以下几个阶段：
1.1904年发明了真空二极管—— 第一代电子器件诞生。
2.1948年研制出晶体三极管—— 第二代电子器件出现。 3.50年代末研制出集成电路—— 第三代电子器件出现。
e2=Em2sint 经整
流直流输出电压： • Udc=Udc(半)=0.9E2 • E2为e2的有效值 • 与全波整流相同：
（五）电容滤波电路：
1. 对直流信号:
C的容抗无穷(相当于开路)
2. 对交流信号:
依靠电容的充放电作用可
减小纹波：
•当电压小于电容两端电
压时，由电容向负载放电。
二.稳压电路：
第四节 二极管的应用 优点：电路简单
缺点：输出直流 电压低 一.整流电路： 把交流变成直流的电路。 （一）半波整流： • 输入交流电压：