2022-2023学年高二物理竞赛课件：二极管及其基本电路

二极管及其基本电路 二极管及其基本电路 半导体的基本知识 半导体二极管 二极管基本电路及其分析方法 特殊二极管 PN结的形成及特性 教学要求： 1）掌握半导体二极管的单向导电性；能分析含二极管的电路，求得输出端的电位或画出输出信号波形。 2）掌握稳压二极管的应用及分析。 3）理解不同电路模型下的近似计算精确程度，掌握经典模型下的电路计算。 半导体的基本知识 半导体材料 半导体的共价键结构 本征半导体 杂质半导体 3.1.1 半导体材料 自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。 有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。 另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。 一种物质的导电性能取决于它的载流子密度 （浓度）。 载流子：就是自由电荷，包括正、负两种 自由电荷。 3.1.2 半导体的共价键结构 硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构 7 价电子 正离子 3.1.3 本征半导体（纯净物） 本征半导体——化学成分纯净的半导体。它在物理结构上呈单晶体形态。 空穴——共价键中的空位。 电子空穴对——由热激发而产生的自由电子和空穴对。 空穴的移动——空穴的运动是靠相邻共价键中的价电子依次充填空穴来实现的。 由于随机热振动致使共价键被打破而产生空穴－电子对 +4 +4 +4 +4 本征半导体的导电机理 自由电子 空穴 束缚电子 本征半导体的导电机理 本征半导体的导电机理 本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。 温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。 自由电子和空穴总是成对出现，同时又不断复合。 在一定温度下，电子空穴对的产生和复合达到动态平衡，于是半导体中的载流子数目便维持一定。 $