无人机电子技术基础课件 1.2.1.杂质半导体和PN结

《无人机电子技术基础》杂质半导体和PN结目录一、杂质半导体二、PN结杂质半导体01一、杂质半导体在本征半导体中，有选择地掺入少量其他元素，会使其导电性能发生显著变化。这些少量元素统称为杂质，我们将掺入杂质的半导体称为杂质半导体。杂质半导体一、杂质半导体N型半导体P型半导体杂质半导体杂质半导体一、杂质半导体1.N型半导体(Negative)

图一N型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的5价杂质元素，如：磷、锑、砷等，即构成N型半导体（或称电子型半导体）。一、杂质半导体1.N型半导体(Negative)

图一N型半导体+5自由电子施主原子掺入5价元素后，原来晶体中的某些硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有5个价电子，其中4个与硅构成共价键，多余一个电子只受自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。5价杂质原子由于可以释放1个电子而被称为施主原子。一、杂质半导体自由电子浓度远大于空穴的浓度，即n>>p电子称为多数载流子(简称多子)空穴称为少数载流子(简称少子)1.N型半导体(Negative)一、杂质半导体2.P型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的3价杂质元素，如硼、镓、铟等，即构成P型半导体。空穴浓度远大于电子浓度，即p>>n。空穴为多数载流子，电子为少数载流子。3价杂质原子称为受主原子。图二P型半导体+3空穴受主原子一、杂质半导体(a)N型半导体(b)P型半导体图三杂质半导体的的简化表示法1.掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决定少数载流子的浓度。3.杂质半导体总体上保持电中性。4.杂质半导体的表示方法如下图所示：2.杂质半导体载流子的数目要远远高于本征半导体，因而其导电能力大大改善。PN结

02二、PN结1.PN结的形成一侧掺杂成为P型半导体；一侧掺杂成为N型半导体；两个区域的交界处就形成了一个特殊的薄层——PN结。P型区N型区正极负极PN结二、PN结1.PN结的形成图四PN结的形成①扩散运动空穴多浓度差自由电子多N区自由电子向P区扩散，并在P区与空穴复合，而P区空穴向N区扩散，并在N区与自由电子复合。PN二、PN结1.PN结的形成②漂移运动交界面的两侧建立了内电场。在内电场的作用下，产生少子漂移运动，同时抑制多子的扩散运动。PN空间电荷区图四PN结的形成内电场二、PN结1.PN结的形成③扩散与漂移的动态平衡因浓度差产生的扩散力被电场力抵消，使扩散运动与漂移运动在某刻达到动态平衡。PNPN结图四PN结的形成二、PN结2.

PN结的单向导电性由于正向电压与内电场方向相反，有利于多子扩散、抑制少子漂移，多子的扩散运动形成正向电流，由于多子浓度高，正向电流大。（1）PN结外加正向电压（正向偏置）外电场方向内电场方向VRI空间电荷区PN正向电流外加正向电压，正向电流大，PN结处于导通状态。二、PN结2.

PN结的单向导电性反向偏置时，少子的漂移运动，使电路中产生反向电流Is；由于少数载流子浓度很低，反向电流数值非常小。（2）PN结外加反向电压(反向偏置)外加反向电压，反向电流小，PN结处于截止状态。二、PN结

当PN结正向偏置时，回路中将产生一个较大的正向电流，PN结处于导通状态；当PN结反向偏置时，回路中反向电流非常小，几乎等于零，PN结处于截止状态。PN结具有单向导电性2.

PN结的单向导电性二、PN结2.

PN结的单向导电性正向导通、反向截止；PN结单向导电性的特点：正向电阻小、反向电阻大；正向电流是