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[组图]晶体二极管的结构、特性与参数         ★★★ 【字体:
晶体二极管的结构、特性与参数
作者:imefan    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2008-2-4    

 

一、二极管的结构与类型

  二极管由一个PN结,加相应的电极引线和管壳封装而成。空心三角形箭头表示实际电流方向:电流从P流向N。

二、实际结构

三、 PN结的机理与特性

  半导体的导电特性:导电性能介于导体(如铜、铁等)与绝缘体(如石头、木头)之间,主要有:Si(硅)Ge(锗)GaAs(砷化镓)。

  绝缘体:,半导体:。 影响半导体的导电性能: 温度、纯度。

 1. 本征半导体

  半导体材料高度提纯后的半导体称为本征半导体。

  以硅(Si)半导体为例:最外层有4个电子,受原子核的束缚力最小。硅材料高度提纯后,其原子结构排列的十分整齐。

  本征半导体的电特性:硅单晶体的原子结构排列的非常整齐;每个原子外层的四个电子与相邻四周的原子外层电子形成稳定的共价键结构;绝对零度时,价电子无法争脱本身原子核束缚,此时本征半导体呈现绝缘体特性;在室温下,本征半导体非常容易受热激发产生电子—空穴对;这时的载流子浓度称本征浓度,。本征浓度随温度的上升而增大,所以本征载流子浓度是温度的函数。

  

  常温下,本征硅中自由电子的浓度或空穴的浓度为硅原子浓度的3万亿分之一。所以本征硅的导电能力是很弱的。自由电子和空穴总是成对出现,称为电子空穴对。电子空穴对的产生称为本征激发(热激发)。

  在本征硅中,自由电子作为携带负电荷的载流子参加导电。空穴也可以看成是携带正电荷的载流子(因二种载流子参加导电,所以,称双极型器件)。出现空穴后,共价键中的价电子就较易填补到这个空位上,过程的持续进行,相当于空穴在晶体中移动。

  在本征激发的同时,自由电子受原子核的吸引还可能重新回到共价键中,称为复合。在一定温度下,电子空穴对的热激发与复合达到动态平衡,电子空穴对维持一定的浓度。

 2. 杂质半导体

  为了提高半导体的导电能力,掺入某些微量的有用元素作为杂质,称为杂质半导体。

  (1) N型半导体

  在本征半导体中掺入磷、砷等五价元素。由于掺入量极微,所以硅的原子结构基本不变,只是某些硅原子被杂质替代了。该原子除外层的四个电子与相邻四个硅原子组成稳定的共价键结构外,仍多出一个电子,所以,掺杂后的电子数已远远地超过由热激发而产生的电子数。因此,掺杂后半导体中电子为多子,空穴为少子。称电子型半导体或N型半导体。

  N型半导体中的电子浓度为:其中:ND称施主原子(为掺杂原子数)。杂质多余的自由电子非常容易失去,从而使杂质原子变成带正电的正离子。

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