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湘乡市第一职业中专 《电子技术基础》教案 教师：李梅阳

第一章 半导体的基础知识第一节半导体二极管

教学目的：1、了解半导体材料

2、知道PN结的特性

3、了解晶体二极管的结构和工作原理

4、掌握基本二极管电路的分析方法

教学重点：1、PN结导电特性

2、二极管的导电特性及主要参数

教学难点：1、PN结导电特性

2、二极管伏安特性

教学方法与手段：1、教师讲授与学生练习、实验实训相结合。2、板书与多媒体课件相结合。

课时计划：4课时

一、本征半导体

纯净的半导体称为本征半导体。

1）半导体的特性

按导电能力物质划分为:导体、绝缘体、半导体。

半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间。

半导体的导电特性：有热敏性、光敏性和掺杂性。

湘乡市第一职业中专《电子技术基础》教案教师：李梅阳

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《电子技术基础》教案

教师：李梅阳

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本征激发：我们把在热或光的作用下,本征半导体中产生电子空穴对的现象,称为本征激发,又称为热激发。本征激发产生了电子－空穴对。

二、杂质半导体1）N型半导体

在纯净的半导体硅（或锗）中掺入微量五价元素（如磷）后,就可

成为 N 型半导体,在这种半导体中,自由电子数远大于空穴数,导电以电子为主,故此类半导体亦称电子型半导体。

自由电子--多数载流子（简称多子）,空穴--少数载流子（简称少子）

＋＋

＋

＋

＋

＋

＋

＋

＋

＋

＋

＋

＋

＋

N型半导体 P型半导体

2）P型半导体

在硅（或锗）的晶体内掺入少量三价元素杂质,如硼（或铟）等，就构成了P型半导体，在这种半导体中，自由电子数远小于空穴数，导电以空穴为主，故此类半导体亦称为空穴型半导体。

三、PN结

1）PN结的形成

在一块完整的晶片上,通过一定的掺杂工艺,一边形成P型半导体,另一边形成N型半导体。在交界面两侧形成一个带异性电荷的离子层,称为空间电荷区,并产生内电场,其方向是从N区指向P区,内电场的建立阻碍了多数载流子的扩散运动,随着内电场的加强,多子的扩散

运动逐步减弱,直至停止,使交界面形成一个稳定的特殊的薄层,即PN结。因为在空间电荷区内多数载流子已扩散到对方并复合掉了,或者说消耗尽了,因此空间电荷区又称为耗尽层。

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。

P区空间电荷区

P区

空间电荷区

＋＋

＋＋

＋＋

N区

＋

＋

＋

＋

N区

＋

＋

＋

＋

＋

＋

＋

＋

载流子的扩散运动

2）PN结的单向导电特性

内电场方向

PN结及其内电场

偏置电压：在PN结两端外加电压,称为给PN结以偏置电压。

（1)PN结正向偏置

正向偏置：给PN结加正向偏置电压,即P区接电源正极,N区接电源负极,此时称PN结为正向偏置(简称正偏),此时PN结处于正向导通状态。

空间电荷区

P

P

变窄

＋

＋

＋

N

I

外电场

E

内电场

R

如上图所示。由于外加电场与内电场的方向相反,因而削弱了内电

场,使PN结变窄,促进了多子的扩散运动。形成了较大的正向电流。

（2)PN结反向偏置

反向偏置：给PN结加反向偏置电压,即N区接电源正极,P区接电源负极,称PN结反向偏置(简称反偏)。只有少数载流子形成的很微弱的电流,称为反向电流。

P变宽

P

变宽

＋＋＋

＋＋＋

＋＋＋

内电场外电场

N

I

E

R

如上图所示。由于外加电场与内电场的方向一致,因而加强了内电场,使PN结加宽,阻碍了多子的扩散运动。在外电场的作用下,应当指出,少数载流子是由于热激发产生的,因而PN结的反向电流受温度影响很大。结论：PN结具有单向导电性。即加正向电压时导通,加反向电压时截止。

四、半导体二极管一)、二极管的结构

(阳极

(阳极)

＋

P N

(阴极)

－

(阳极)

＋

V (阴极)

－

阳极引线

(a)

阴极引线

(b)

2AP

2CP

2CZ54

(c)

2CZ13 2CZ30

二极管的结构外形及在电路中的文字符号如图4.7所示,

结构；(b)符号；(c)外形

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在图所示电路符号中,箭头指向为正向导通电流方向。类型：

(1)按材料分:有硅、锗二极管和砷化镓二极管等。(2）按结构分:有点接触型、面接触型二极管、平面型二极管。(3）按用途分:有整流、稳压、开关、发光、光电等二极管。(4）按封装形式分:有塑封及金属封等二极管。

按功率分:有大功率、中功率及小功率