半导体及二极管.ppt

半导体是电子学的基础，它介于导体和绝缘体之间，具有独特的导电特性。半导体材料主要有硅和锗，它们在纯净状态下称为本征半导体。本征半导体内部没有多余的电子或空穴，其导电性主要由热激发的电子从价带跃迁到导带而产生，此时电子和空穴都是载流子。 1. **N型半导体**：通过在本征半导体中掺杂五价元素（如磷、砷），会增加自由电子的数量，这些多出的电子成为多数载流子，形成N型半导体。 2. **P型半导体**：掺杂三价元素（如硼、镓）则会在晶格中形成空穴，即缺少电子的位置，空穴成为多数载流子，形成P型半导体。 3. **PN结的形成**：当N型和P型半导体接触时，由于扩散运动，P区的空穴向N区移动，N区的电子向P区移动，形成一个空间电荷区，即PN结。PN结具有单向导电性，加正向电压时导通，加反向电压时截止。 4. **二极管的伏安特性**：二极管的I-V特性曲线显示了二极管的导电行为。在正向偏置时，二极管呈现低阻态，电流迅速增加；反向偏置时，只有微小的反向漏电流。 5. **二极管的主要参数**： - **最大整流电流IF**：二极管能安全通过的最大正向平均电流。 - **反向击穿电压VBR**：二极管反向电压达到一定值时，电流突然增大，这个电压值就是反向击穿电压。 - **反向电流IR**：二极管在反向偏置时，流过的电流。 6. **二极管模型分析**： - **理想化模型**：假设二极管为开关闭合的开关，无内阻，正向电压为零。 - **恒压降模型**：实际二极管在正向导通时，电压下降通常约为0.7V（硅）或0.3V（锗）。 7. **二极管应用**： - **静态工作情况分析**：确定二极管在电路中的状态，如导通或截止。 - **限幅电路**：二极管可以限制信号的幅度，防止过高电压损坏电路。 - **开关电路**：利用二极管的单向导电性，实现电路的通断控制。 - **低电压稳压电路**：如齐纳二极管（稳压管），当反向电压超过某一临界值时，它会进入击穿状态，产生稳定的电流，用作电压参考。 8. **半导体三极管（晶体管）**：三极管是一种放大器件，分为NPN型和PNP型。它有三个电极：基极（B）、集电极（C）和发射极（E）。通过基极电流的控制，可以改变集电极和发射极之间的电流，实现电流放大或开关功能，广泛应用于放大电路、开关电路和逻辑电路中。 这些知识点构成了半导体和二极管的基本理论，是理解现代电子设备工作原理的基础。无论是简单的家用电器还是复杂的计算机系统，都离不开这些核心概念的应用。