傳感器與傳感電路技術(shù)課件 1.3.1半導(dǎo)體與PN結(jié)

項(xiàng)目1光敏傳感器應(yīng)用電路設(shè)計(jì)或制作光控照明電路聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會(huì)貫通發(fā)光二極管，LED圖示光控照明電路，最終執(zhí)行點(diǎn)亮和熄滅的是發(fā)光二極管，發(fā)光二極管為什么能發(fā)光？在什么條件下發(fā)光？聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會(huì)貫通光敏電阻與電位器的功能光控照明電路光敏電阻作為感知器件，將光線的強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電阻值的變化，光強(qiáng)電阻??；光弱，電阻大。電位器與光敏電阻串聯(lián)分壓，將光敏電阻隨光強(qiáng)變化的阻值轉(zhuǎn)換成電壓。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會(huì)貫通半導(dǎo)體器件光控照明電路LED聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會(huì)貫通1.3.1半導(dǎo)體與PN結(jié)1.3二極管認(rèn)知半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，如硅、鍺等；外層有4個(gè)價(jià)電子，原子是以共價(jià)鍵結(jié)合；有“電子”和“空穴”兩種載流子。室溫下僅有少量的載流子，導(dǎo)電能力很微弱。說明：具有共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)的純凈半導(dǎo)體性質(zhì)較穩(wěn)定，室溫下僅有少數(shù)電子掙脫共價(jià)鍵成為“自由電子”，共價(jià)建失去一個(gè)電子留下一個(gè)空位稱為“空穴”，空穴吸引鄰近的電子補(bǔ)充該空位，在電子原來的共價(jià)建中又留下一個(gè)空位。電子不斷補(bǔ)充空位形成空穴的運(yùn)動(dòng)，可以看成是空穴在作與電子相反的“運(yùn)動(dòng)”。所以，半導(dǎo)體中有電子和空穴兩種載流子，電子帶負(fù)電，空穴帶正電。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會(huì)貫通1.3.1半導(dǎo)體與PN結(jié)1.3二極管認(rèn)知半導(dǎo)體具有光敏性、熱敏性及摻雜性。摻雜后導(dǎo)電能力大幅度提升。不摻雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱“本征半導(dǎo)體”；摻入微量的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體，稱“雜質(zhì)半導(dǎo)體”。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會(huì)貫通1.3.1半導(dǎo)體與PN結(jié)1.3二極管認(rèn)知半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入微量的硼、鋁、鎵、銦等三價(jià)元素，即為P型半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體因雜質(zhì)原子的3個(gè)價(jià)電子與周圍的硅原子形成共價(jià)鍵時(shí)，出現(xiàn)一個(gè)空穴，所以空穴是多數(shù)載流子（簡(jiǎn)稱“多子”），而由熱激發(fā)從共價(jià)鍵中游離出的少量電子為少數(shù)載流子（簡(jiǎn)稱“少子”）。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會(huì)貫通1.3.1半導(dǎo)體與PN結(jié)1.3二極管認(rèn)知半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入微量的磷、砷、銻等五價(jià)元素，即為N型半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體因雜質(zhì)原子的5個(gè)價(jià)電子與周圍的硅原子形成共價(jià)鍵時(shí)，多出一個(gè)電子，所以電子是多數(shù)載流子，而由熱激發(fā)，少量電子從共價(jià)鍵中游離出來，留下的空穴為少數(shù)載流子。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會(huì)貫通1.3.1半導(dǎo)體與PN結(jié)1.3二極管認(rèn)知PN結(jié)半導(dǎo)體材料的特有結(jié)構(gòu)；P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的交界處，由不能移動(dòng)的帶電離子構(gòu)成的區(qū)域，稱空間電荷區(qū)；聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會(huì)貫通1.3.1半導(dǎo)體與PN結(jié)1.3二極管認(rèn)知PN結(jié)的形成在一塊硅片上，一邊為N型半導(dǎo)體，另一邊為P型半導(dǎo)體。兩側(cè)多子和少子的濃度差引起兩側(cè)的多子向?qū)Ψ綌U(kuò)散，由N區(qū)擴(kuò)散到P區(qū)的電子與空穴復(fù)合消失，由P區(qū)擴(kuò)散到N區(qū)的空穴與電子復(fù)合消失。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會(huì)貫通1.3.1半導(dǎo)體與PN結(jié)1.3二極管認(rèn)知PN結(jié)的形成在交界面附近是由不能移動(dòng)的帶電離子組成的空間電荷區(qū)，沒有載流子，稱“耗盡層”。P區(qū)一側(cè)為負(fù)離子區(qū)，N區(qū)一側(cè)為正離子區(qū)，由此形成了一個(gè)由N區(qū)指向P區(qū)的內(nèi)電場(chǎng)。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會(huì)貫通1.3.1半導(dǎo)體與PN結(jié)1.3二極管認(rèn)知PN結(jié)的形成內(nèi)電場(chǎng)一方面阻止多子擴(kuò)散，另一方面引起少子漂移。擴(kuò)散使空間電荷區(qū)加寬，漂移將使空間電荷區(qū)變窄，最終擴(kuò)散和漂移達(dá)到平衡，空間電荷區(qū)寬度不再變化，擴(kuò)散電流與漂移電流相等，PN結(jié)電流為零。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會(huì)貫通1.3.1半導(dǎo)體與PN結(jié)1.3二極管認(rèn)知PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)在無外加電壓的情況下，載流子擴(kuò)散和漂移運(yùn)動(dòng)處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，PN結(jié)電流為0。PN結(jié)正向偏置（P正N負(fù)或P高N低）時(shí)，外電場(chǎng)加強(qiáng)多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，形成較大的擴(kuò)散電流，方向從P區(qū)流向N區(qū)，為正向電流；聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會(huì)貫通1.3.1半導(dǎo)體與PN結(jié)1.3二極管認(rèn)知PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕篜N結(jié)反向偏置時(shí)，內(nèi)、外電場(chǎng)方向一致，阻礙多子擴(kuò)散，加強(qiáng)少子漂移，流過PN結(jié)的僅是少子的漂移電流，方向從N區(qū)流向P區(qū)，為反向電流。PN結(jié)正向偏置時(shí)，呈導(dǎo)通狀態(tài)，反向偏置時(shí)，呈截止?fàn)顟B(tài)，PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會(huì)貫通1.3.1半導(dǎo)體與PN結(jié)1.3二極管認(rèn)知半導(dǎo)體具有光敏性、熱敏性和

性。P型半導(dǎo)體中，是多數(shù)載流子，N型半導(dǎo)體中是多數(shù)載流子。PN結(jié)是P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體交界處的一個(gè)

。PN結(jié)具有

性，當(dāng)其向偏置，即P區(qū)接電源

極，N區(qū)接電源

極時(shí)

，反之

。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)