重点：二极管的工作原理以及整流滤波 电路的结构和工作原理
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开 始第 一回 退前 进 最 后 返 回 帮 助 退 出
§6.1半导体的基本知识
一、导体、绝缘体和半导体
１、导体：容易导电的物体。 例：铜、铝、银、铁等。
２、绝缘体：几乎不导电的物 体。
例：橡胶、陶瓷等。
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本征激发
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自由电子
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空穴
本征激发
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空穴：虚拟的带一个电
子电量的正电荷，可参与 导电（载流子），空穴导 电实际上是束缚电子依次 填补空穴而形成的运动， 可将其视为空穴的运动。
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半导体中的两种载流子： 自由电子和空穴。
自由电子─空穴对： 本征激发产生的自由电子和
空穴成对出现，数量一样多。
复合：自由电子和空穴相遇 时恢复共价键，自由电子─空穴对 消失。
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简化模形
惯性核
价电子
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锗和硅都有４个价电子
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简化模形
惯性核
价电子
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锗和硅都有４个价电子
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３、半导体：导电能力介于
导体和绝缘体之间，且随外界
条件而显著变化的物体。
例：锗、硅、砷化镓等。
特点：导电能力受光照、温
度和掺杂的影响而发生显著的变 化。
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二、半导体的原子结构
Ｎ型半导体结构 30
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Ｎ型半导体中自由电子数目 远大于空穴数目，成为多数载 流子，而空穴为少数载流子， 主要是自由电子导电。
自由电子
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空穴
复合
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自由电子
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空穴
复合
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复合
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在一定温度下，本 征激发和复合达到动态 平衡，本征载流子浓度 保持一定数值。
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１、Ｎ型半导体（电子型）
在硅晶体中掺入少量五价 元素磷─施主元素，在组成共 价键时，每个磷原子就多出一 个价电子，不受共价键束缚而 成为自由电子，这个磷原子则 成为正离子（不能移动）。
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共价键
价电子
惯性核
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锗和硅的共价键结构
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束缚电子：共价键内的两
个电子。
自由电子：获得能量后脱
离了共价键的电子。
Ｔ＝０Ｋ时半导体中没有
自由电子。
Ｔ＝３００Ｋ（常温）时
半导体中有少量的自由电子。
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三、本征半导体
１、本征半导体
非常纯净（纯度达
99.99999％以上）、结
构完整的半导体称为本
征半导体。
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电工与电子技术 （6）
第六章 半导体二极管及其应用
§6.1 半导体的基本知识
§6.2 ＰＮ结及半导体二极管
§6.3 整流滤波电路
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第六章 半导体二极管及其应用
内容提要：本章介绍半导体 的基本知识、PN结的形成、二极 管的结构和工作原理以及整流滤 波电路的结构和工作原理等。 最 后 返 回 帮 助 退 出
本征载流子浓度：
Ni（Ｔ）＝Pi（Ｔ） ＝AT（3/2）e(-Eq/2KT）
Ｔ＝300Ｋ时 硅: Ni＝Pi＝1.4×1010/cm3 硅原子浓度：
4.96×1022/cm3
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本征半导体
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２、本征激发
半导体受热和光照时， 一些束缚电子获得能量脱离 共价键而成为自由电子，并 在共价键中产生一些空穴， 这种现象称为本征激发。
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半导体的导电能力随温度 的升高而显著增加。
硅: Ｔ每升高８度，Ni增 大１倍
锗: Ｔ每升高12度，Ni增 大１倍
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四、杂质半导体
掺有其它元素的半导 体，叫做杂质半导体，掺 杂后半导体的导电性能大 大提高。
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１、半导体的原子结构 半导体材料主要是锗
和硅，其原子结构如下图 所示：
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半导体的原子结构
原子核
电子
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简化模形
惯性核
价电子
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惯性核
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锗和硅都有４个价电子
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2.共价键结构
半导体材料制成晶体后形成共价 键结构。
共价键结构: 每个原子的四个价 电子不仅受本原子的作用力，而且还 分别受相邻四个原子的作用力，使价 电子在两个相邻原子的公共轨道上运 动。（电子的共有化运动）