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半导体基础知识
杂质半导体
---N型半导体和P型半导体
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
共价键
掺入微量的五价元素：磷P(或锑)
(1)N型半导体:
多数载流子为电子，
少数载流子为空穴。
在室温下就可以激发成自由电子
半导体基础知识
杂质半导体
---N型半导体和P型半导体
掺入微量的三价元素：硼B(或铝)
(2)P型半导体:
半导体基础知识
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
共价键
受主原子
空位吸引邻近原子的价电子填充。
多数载流子为空穴，
少数载流子为电子。
半导体基础知识
综上所述：
无论N型还是P型半导体，对外都呈电中性。
注意：
(1)本征半导体中加入五价杂质元素，便形成N型半导体。其中电子是多数载流子，空穴是少数载流子，此外还有不参加导电的正离子。
(2)本征半导体中加入三价杂质元素，便形成P型半导体。其中空穴是多数载流子，电子是少数载流子，此外还有不参加导电的负离子。
(3)杂质半导体中，多子浓度决定于杂质浓度，少子由本征激发产生，其浓度与温度有关。
半导体基础知识
1. 在杂质半导体中多子的数量与
（a. 掺杂浓度、b.温度）有关。
2. 在杂质半导体中少子的数量与
（a. 掺杂浓度、b.温度）有关。
3. 当温度升高时，少子的数量
（a. 减少、b. 不变、c. 增多）。
a
b
c
4. 在外加电压的作用下，P 型半导体中的电流
主要是 ，N 型半导体中的电流主要是 。
（a. 电子电流、b.空穴电流）
b
a
练习题：
基本结构和类型
半导体二极管
金属触丝
阳极引线
N
型锗片
阴极引线
外壳
(
a
)
点接触型
铝合金小球
N
型硅
阳极引线
PN
结
金锑合金
底座
阴极引线
(
b
) 面接触型
阴极
阳极
VD
按材料分：硅(Si)管和锗(Ge)管；
按工艺分：点接触型和面接触型；
符号：
(Diode)
阳极
阴极
管壳
按用途分：整流管、稳压管、 开关管等。
P
N
型号：
2AP15
二极管
C: N型Si
材料
极性
A: N型Ge
B: P型Ge
D: P型Si
类型
P: 普通管
Z: 整流管
K: 开关管
W: 稳压管
序号
例如2CZ10,2CW18等。
二极管的伏安特性
半导体二极管
反向击穿
电压UBR
导通管压降UD
U
I
死区电压Uth
P
N
+
–
P
N
–
+
另外,伏安特性与温度T有关，当T↑时,UT↓,UB↓, IR↑。
iD = 0
UT = 0.5 V (硅管)
0.1 V (锗管)
U Uth
iD 急剧上升
0 U Uth
UD= 0.7 V (硅管)
0.3 V (锗管)
︱U ︱< ︱UBR︱
iD = IS (反向饱和电流)
︱U ︱> ︱UBR︱
反向电流急剧增大
二极管被反向击穿
正向特性：
反向特性：
半导体二极管
二极管具有单向导电特性
(1) 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负 ）大于死区电压时， 二极管处于导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。
导通时管压降：硅0.7V；锗0.3V
(2) 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正 ）时， 二极管处于截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。当反向电压大于反向击穿电压时，二极管被击穿，失去单向导电性。
问题：如何判断二极管的好坏及其正负极性？
二极管的应用
半导体二极管
UD
(2) 恒压降模型
U
I
O
U
I
O
(1) 理想模型
分析方法：将二极管断开，分析二极管阴、阳极电位。
a）理想二极管：
若V阳>V阴（正向偏置），二极管导通，相当于开关闭合；
若V阳b）普通二极管：（以硅管为例，正向导通电压取0.7V）
若V阳-V阴>0.7V，二极管导通，导通后正向压降UD=0.7V；
若V阳-V阴<0.7V，二极管截止，反向电流iD=0，相当于开关断开。
判断二极管是导通还是截止？并计算电压UAB ( 二极管正向压降忽略不计)。
忽略管压降，二极管可看作短路，UAB =－ 6V
例：
取 B 点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。
V阳 =－6 V，V阴 =－12 V
∵V阳>V阴 ， ∴二极管导通。
若不是理想二极管， 则二极管为Ge管时, UAB为－6.3Ｖ；
二极管为Si 管时, UAB为－6.7V 。
解：
D
6V
12V
3k
B
A
UAB
+
–
(a)
两个二极管的阴极接在一起(即共阴极)，此时阳极与阴极电位差大者，优先导通。
(b)
在这里， D2 起钳位作用， D1起隔离作用。
B
D1
6V
12V
3k
A
D2
UAB
+
–
解：
∴ D2 优先导通
电压UAB = 0 V
设B点为电位参考点，则
电位V1阳 =－6 V，V2阳=0 V，V1阴 = V2阴= －12 V
阳极与阴极的电位差UD1 = 6V，UD2 =12V
D2导通后, V1阴 = 0 V, D1承受反向电压 ，∴ D1截止。
二极管共阴极接法，阳极电位高的优先导通；
二极管共阳极接法，阴极电位低的优先导通。
ui > 8V时，二极管导通，D可看作短路 uo = 8V
ui < 8V时，二极管截止，D可看作开路 uo = ui
已知：
二极管是理想的，试画出 uo 波形。
8V
例：
ui
18V
二极管阴极电位为 8 V
D
8V
R
uo
ui
+
+
–
–
D 起限幅(或削波) 作用。
若D反向放置, uo 波形如何？
若R与D对调, uo 波形又如何？

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