空穴 带正电荷 顺电场运动 空穴流 ＋总电流
本征半导体的导电性取决于外加能量：
温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化。
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3. 杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的 半导体称为杂质半导体。
(1) N型半导体
在本征半导体中掺入五价杂质元素，例 如磷，砷等，称为N型半导体。
本征半导体的共价键结构
+4
+4
+4
在绝对温度T=0K时， 所有的价电子都紧紧束缚
+4
+4
+4
在共价键中，不会成为自 由电子，因此本征半导体
+4
+4
+4
的导电能力很弱，接近绝
束缚电子
缘体。
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+4
+4 +4
+4
+4 +4
空穴
自由电子
+4
+4 +4
当温度升高或受到 光的照射时，束缚 电子能量增高，有 的电子可以挣脱原 子核的束缚，而参 与导电，成为自由 电子。
－ － －－
++ + +
少子—电子
少子—空穴
少子浓度——本征激发产生，与温度有关 多子浓度——掺杂产生与，温度无关
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1.2.1 PN结
1 . PN结的形成
PN结合 因多子浓度差 多子的扩散 空间电荷区
形成内电场 阻止多子扩散，促使少子漂移。 内电场E
P型半导体 空间电荷区 N型半导体
硅原子
+4
空穴
+4
硼原子
+4
+4 +4 +3 +4 +4 +4
多数载流子—— 空穴
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电子空穴对 P型半导体
空穴
－ － －－
－ － －－
－ － －－
受主离子 少数载流子——自由电子
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杂质半导体的示意图
多子—空穴
多子—电子
P型半导体
N型半导体
－ － －－
++ + +
－ － －－
++ + +
(1) 点接触型二极管
PN结面积小，结电容小， 用于检波和变频等高频电路。
金 属触 丝 正 极引 线
负 极引 线
外壳
N型 锗
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晶体二极管及其应用电路
第1章 半导体二极管及其应用
本章要点: 半导体基础知识 PN结单向导电性 半导体二极管结构、符号、伏安特性及应用 特殊二极管
本章难点: 半导体二极管伏安特性 半导体二极管应用
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1.1 PN结
在物理学中。根据材料的导电能力，可以将他们划分导 体、绝缘体和半导体。
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N型半导体
硅原子 + 4
多余电子
+4
磷原子
+4
+4
+4
电子空穴对 自由电子
N型半导体
+5 +4
++ + + ++ + +
+4 +4
++ + +
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多数载流子——自由电子 少数载流子—— 空穴
施主离子
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(2) P型半导体
在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。
少子漂移电流
多子扩散电流
动态平衡： 扩散电流 ＝ 漂移电流 总电流＝0
势垒 UO
硅 0.5V 锗 0.1V
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2. PN结的单向导电性
(1) 加正向电压（正偏）——电源正极接P区，负极接N区 外电场的方向与内电场方向相反。
外电场削弱内电场 →耗尽层变窄 →扩散运动＞漂移运动
→多子扩散形成正向电流I F
PN结加反向电压时，具有很小的反向
漂移电流，呈现高电阻， PN结截止。
由此可以得出结论：PN结具有单向导
电性。
动画演示
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1.2 半导体二极管
1.2.1 基本结构、种类与符号
1.结构 二极管 = PN结 + 管壳 + 引线
P
N
符号
+
-
阳极
阴极
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2.二极管按结构分三大类：
自由电子
+4 +4
在一定温度下，本征激 发和复合同时进行，达 到动态平衡。电子空穴 对的浓度一定。
常温300K时： 电子空穴对的浓度 硅：1.41010cm3
锗：2.51013cm3
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导电机制
－ +4
E
＋
+4
+4 自由电子
+4 +4 +4
+4 +4 +4
自由电子 带负电荷 逆电场运动 电子流 载流子
P
空间电荷区
N
－ － －－
++ ++
在一定的温度下，由本征激
－ － －－
发产生的少子浓度是一定的， 故IR基本上与外加反－ 压的－大小－ －
++ ++ ++ ++
IR
无关，所以称为反向饱和电流 内电场 E
。但IR与温度有关。
EW
R
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PN结加正向电压时，具有较大的正向
扩散电流，呈现低电阻， PN结导通；
典型的半导体是硅Si和锗Ge，它们都是4价元素。
si
硅原子
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GG eeຫໍສະໝຸດ + 44锗原子
硅和锗最外层轨道上的 四个电子称为价电子。
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１.１.１ 半导体基础知识
动画演示
1.半导体特性
导电能力介于导体与绝缘体之间的，称之为半导体。
(1)热敏性：导体的导电能力对温度反应灵敏，受温度影响大。 当环境温度升高时，其导电能力增强，称为热敏性。利用 热敏性可制成热敏元件。
动画演示
P型半导体 空间电荷区 N型半导体
－ － －－
++ ++
－ － －－
++ ++
正向电流
－ － －－
++ ++
内电场 E
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EW
R
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(2) 加反向电压——电源正极接N区，负极接P区
外电场的方向与内电场方向相同。
动画演示
外电场加强内电场 →耗尽层变宽 →漂移运动＞扩散运动
→少子漂移形成反向电流I R
自由电子产生的 同时，在其原来的共 价键中就出现了一个 空位，称为空穴。
这一现象称为本征激发，也称热激发。
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+4
+4
空穴
+4
电子空穴对
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可见本征激发同时产生
电子空穴对。
+4
+4
外加能量越高（温度
越高），产生的电子空
穴对越多。
与本征激发相反的
+4 +4
现象——复合
－ － －－
++ ++
－ － －－
++ ++
－ － －－
++ ++
少子漂移电流
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耗尽层
多子扩散电流
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少子漂移
－
补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，E
多子扩散
又失去多子，耗尽层宽，E
内电场E
动画演示
P型半导体 耗尽层 N型半导体
－ －－ + + + +
－ － －－ + + + +
－ － －－ + + + +
(2)光敏性：导体的导电能力随光照的不同而不同。当光照增 强时，导电能力增强，称为光敏性。利用光敏性可制成光 敏元件。
(3)掺杂性：导体更为独特的导电性能体现在其导电能力受杂 质影响极大，称为掺杂性。
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2. 本征半导体
本征半导体——化学成分纯净的半导体晶体。 制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常 称为“九个9”。