二極管
發(fā)布時間:2013/5/19 14:36:11 訪問次數(shù):758
二極管是晶體管的主要種類之一,它是采用半導(dǎo)體BR2477晶體材料(如硅、鍺、砷化鎵等)制成的在各種電子電路中應(yīng)用十分廣泛。
概 述
自然界的物質(zhì),按其導(dǎo)電能力來分,可分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體三大類。導(dǎo)體的電阻率小于10-4Q.cm,例如鋁、銅等金屬;絕緣體的電阻率大于l09Q.cm,例如塑料、橡膠等;半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能介于上述二者之間,例如硅、鍺、砷化鎵等。導(dǎo)體之所以導(dǎo)電,是因為其最外層電子在常溫下就能夠掙脫原子核的束縛,形成可以移動的自由電子。絕緣體之所以不導(dǎo)電,是因為在常溫狀態(tài)下沒有自由電子。而半導(dǎo)體在常溫狀態(tài)下有數(shù)自由電子,所以其導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間。
本征半導(dǎo)體
純凈的、結(jié)構(gòu)完整的、不含其他雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。半導(dǎo)體材料用得最多的是硅和鍺,它們的最外層原子軌道上都有四個電子。這使得硅和鍺原子的最外層既不容易失去電子,又不容易得到電子。當(dāng)硅原子與硅原子相互接近排列成晶體時,它們以一種特殊的
結(jié)構(gòu)——共價鍵——結(jié)合,其簡化結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。每個原子和周圍的四個原子共享最外層電子,形成比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。共價鍵中的價電子,既曼到共價鍵的束縛,又受到原子核的束縛。當(dāng)熱力學(xué)溫度為零度(即T=OK時,相當(dāng)于-273℃)時,價電子的能量不足以掙脫共價鍵的束縛,晶體中沒有自由電子產(chǎn)生。即在T-OK時,圖4-1 本征半導(dǎo)體的簡化結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體不導(dǎo)電,呈絕緣體的導(dǎo)電特性。當(dāng)對本征半導(dǎo)體進行光照或加熱時,共價鍵中的價電子就能獲得足夠的能量,擺脫共價鍵的束縛,產(chǎn)生自由電子一空穴對,這種現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。
在本征激發(fā)過程中,自由電子和空穴總是成對出現(xiàn)的,所以本征半導(dǎo)體中自由電子和空穴的數(shù)量(濃度)總是相等的。顯然,光照或加熱的時間越長,本征激發(fā)的程度就越強,產(chǎn)生的自由電子和空穴的數(shù)量就越多。共價鍵中一部分價電子擺脫共價鍵的束縛成為自由電子后,在原來的共價鍵中留下一個空位,這種空位叫做空穴。我們規(guī)定,空穴帶一個單位的正電荷。本征激發(fā)和復(fù)合如圖4-2所示。由于空穴的出現(xiàn),附近共價鍵中的電子很容易在獲取能量后移動過來填補原來的空位而產(chǎn)生自由電子新的空穴,其他地方的價電子又可能來填補新的空穴,如圖4-2所示。從效果上來看,這種價電子的運動,就相當(dāng)于空穴的運動。這種價電子的填補運動,使得自由電子一空穴對消失的現(xiàn)象稱為本征復(fù)合,它是本征激發(fā)的逆過程。
實際上自由電子在外加電場的作用價電子 下會作定向移動,一旦有回路就可以形成電流。而空穴可以看成帶一個單位的正電荷,在外加電場的作用下,它也可以象自由電子一樣定向移動。我們把這種能夠?qū)щ姷膸щ娢⒘=y(tǒng)稱為載流子。
在本征半導(dǎo)體中,載流子的數(shù)量(濃度),由本征激發(fā)的程度決定。由于在常溫狀態(tài)下,本征激發(fā)的程度較弱,所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能很弱。在半導(dǎo)體器件的實際應(yīng)用過程中,我們可以通過光照或者加熱等措施來改善(控制)半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電能力,但是這些外部手段始終受到很大的局限性,所以改善(控制)半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電能力還必須在半導(dǎo)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上想辦法。
二極管是晶體管的主要種類之一,它是采用半導(dǎo)體BR2477晶體材料(如硅、鍺、砷化鎵等)制成的在各種電子電路中應(yīng)用十分廣泛。
概 述
自然界的物質(zhì),按其導(dǎo)電能力來分,可分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體三大類。導(dǎo)體的電阻率小于10-4Q.cm,例如鋁、銅等金屬;絕緣體的電阻率大于l09Q.cm,例如塑料、橡膠等;半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能介于上述二者之間,例如硅、鍺、砷化鎵等。導(dǎo)體之所以導(dǎo)電,是因為其最外層電子在常溫下就能夠掙脫原子核的束縛,形成可以移動的自由電子。絕緣體之所以不導(dǎo)電,是因為在常溫狀態(tài)下沒有自由電子。而半導(dǎo)體在常溫狀態(tài)下有數(shù)自由電子,所以其導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間。
本征半導(dǎo)體
純凈的、結(jié)構(gòu)完整的、不含其他雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。半導(dǎo)體材料用得最多的是硅和鍺,它們的最外層原子軌道上都有四個電子。這使得硅和鍺原子的最外層既不容易失去電子,又不容易得到電子。當(dāng)硅原子與硅原子相互接近排列成晶體時,它們以一種特殊的
結(jié)構(gòu)——共價鍵——結(jié)合,其簡化結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。每個原子和周圍的四個原子共享最外層電子,形成比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。共價鍵中的價電子,既曼到共價鍵的束縛,又受到原子核的束縛。當(dāng)熱力學(xué)溫度為零度(即T=OK時,相當(dāng)于-273℃)時,價電子的能量不足以掙脫共價鍵的束縛,晶體中沒有自由電子產(chǎn)生。即在T-OK時,圖4-1 本征半導(dǎo)體的簡化結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體不導(dǎo)電,呈絕緣體的導(dǎo)電特性。當(dāng)對本征半導(dǎo)體進行光照或加熱時,共價鍵中的價電子就能獲得足夠的能量,擺脫共價鍵的束縛,產(chǎn)生自由電子一空穴對,這種現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。
在本征激發(fā)過程中,自由電子和空穴總是成對出現(xiàn)的,所以本征半導(dǎo)體中自由電子和空穴的數(shù)量(濃度)總是相等的。顯然,光照或加熱的時間越長,本征激發(fā)的程度就越強,產(chǎn)生的自由電子和空穴的數(shù)量就越多。共價鍵中一部分價電子擺脫共價鍵的束縛成為自由電子后,在原來的共價鍵中留下一個空位,這種空位叫做空穴。我們規(guī)定,空穴帶一個單位的正電荷。本征激發(fā)和復(fù)合如圖4-2所示。由于空穴的出現(xiàn),附近共價鍵中的電子很容易在獲取能量后移動過來填補原來的空位而產(chǎn)生自由電子新的空穴,其他地方的價電子又可能來填補新的空穴,如圖4-2所示。從效果上來看,這種價電子的運動,就相當(dāng)于空穴的運動。這種價電子的填補運動,使得自由電子一空穴對消失的現(xiàn)象稱為本征復(fù)合,它是本征激發(fā)的逆過程。
實際上自由電子在外加電場的作用價電子 下會作定向移動,一旦有回路就可以形成電流。而空穴可以看成帶一個單位的正電荷,在外加電場的作用下,它也可以象自由電子一樣定向移動。我們把這種能夠?qū)щ姷膸щ娢⒘=y(tǒng)稱為載流子。
在本征半導(dǎo)體中,載流子的數(shù)量(濃度),由本征激發(fā)的程度決定。由于在常溫狀態(tài)下,本征激發(fā)的程度較弱,所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能很弱。在半導(dǎo)體器件的實際應(yīng)用過程中,我們可以通過光照或者加熱等措施來改善(控制)半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電能力,但是這些外部手段始終受到很大的局限性,所以改善(控制)半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電能力還必須在半導(dǎo)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上想辦法。
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