模拟电子技术基础 普通高等教育十一五 国家级规划教材 教学课件 傅丰林 第1章.ppt

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1、第1章晶体二极管和晶体三极管1.3特殊二极管………………………………………………551.2PN结与晶体二极管………………………………………221.1半导体的基础知识…………………………………………..31.4晶体三极管……………………………………..……………65目录HOME21.1半导体的基础知识1.1.1本征半导体1.1.2杂质半导体1.1.3载流子的运动方式及形成的电流HOME31.半导体及其材料导体:电阻率ρ小于10-3Ω·cm绝缘体:ρ大于108Ω·cm半导体:ρ介于导体和绝缘体之间。常用半导体材料:硅（Si）、锗（Ge）等1.1.1本征半导体HOME4掺杂性：在纯净的半导体中掺

2、入某些杂质，其电阻率大大下降而导电能力显著增强。据此可制作各种半导体器件，如二极管和三极管等。2.半导体的特性1.1.1本征半导体HOME5光敏性：当受到光照时，半导体的电阻率随着光照增强而下降，其导电能力增强。据此可制作各种光电器件，如光敏电阻、光电二极管、光电三极管等。2.半导体的特性1.1.1本征半导体热敏性：半导体的电阻率随着温度的上升而明显下降，其导电能力增强。据此可制作温度敏感元件，如热敏电阻。HOME6半导体的原子结构本征半导体：化学成分纯净的半导体。在物理结构上呈单晶体形态。硅(Si)锗(Ge)3.本征半导体概念1.1.1本征半导体HOME7半导体的共价键结构共价键共价键中的

3、两个价电子原子核3.本征半导体概念1.1.1本征半导体HOME8本征激发（热激发）4.本征半导体的导电机理本征激发产生的空穴价电子价电子受热或受光照（即获得一定能量）后，可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个带正电的空穴。该现象称为本征激发(热激发)本征激发产生的自由电子1.1.1本征半导体HOME9本征激发（热激发）4.本征半导体的导电机理空穴价电子自由电子在热激发下，本征半导体中存在两种能参与导电的载运电荷的粒子(载流子)：成对的电子和空穴复合：自由电子回到共价键结构中的现象。此时电子-空穴成对消失。1.1.1本征半导体HOME104.本征半导体的导电机理自由电

4、子和空穴成对产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。注意：(1)本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差。(2)温度越高，载流子的数目越多,半导体的导电性能也就越好。可见，温度对半导体器件性能影响很大。1.1.1本征半导体HOME111.1.1本征半导体小结（1）半导体及其材料（2）半导体特性（3）本征半导体概念（4）本征半导体的导电机理HOME12杂质半导体可分为：N(电子)型半导体和P(空穴)型半导体两类。杂质半导体：在本征半导体中掺入微量其他元素得到的半导体。1.1.2杂质半导体HOME131.N型半导体在本征半导体

5、中掺入微量五价元素物质（磷、砷等）而得到的杂质半导体。结构图1.1.2杂质半导体HOME14掺杂后，某些位置上的硅原子被五价杂质原子（如磷原子）取代。磷原子的5个价电子中，4个价电子与邻近硅原子的价电子形成共价键，剩余价电子只要获取较小能量即可成为自由电子。同时，提供电子的磷原子因带正电荷而成为正离子。电子和正离子成对产生。上述过程称为施主杂质电离。五价杂质原子又称施主杂质。常温下施主杂质已被全部电离。1.N型半导体1.1.2杂质半导体HOME15这种电子为多数载流子的杂质半导体称为N型半导体。可见：在N型半导体中自由电子是多数载流子（简称多子）；空穴是少数载流子（简称少子）。N型半导体中还

6、存在来自于热激发的电子-空穴对。1.N型半导体1.1.2杂质半导体HOME16在本征半导体中掺入微量三价元素物质（硼、铝等）而得到的杂质半导体。结构图2.P型半导体1.1.2杂质半导体HOME17掺杂后，某些位置上的硅原子被三价杂质原子（如硼原子）取代。硼原子有3个价电子，与邻近硅原子的价电子构成共价键时会形成空穴，导致共价键中的电子很容易运动到这里来。同时，接受一个电子的硼原子因带负电荷而成为不能移动的负离子。空穴和负离子成对产生。上述过程称为受主杂质电离。三价杂质原子又称受主杂质。常温下受主杂质已被全部电离。2.P型半导体1.1.2杂质半导体HOME18这种空穴为多数载流子的杂质半导体称

7、为P型半导体。可见：在P型半导体中空穴是多数载流子(简称多子),自由电子是少数载流子（简称少子）。P型半导体中还存在来自于热激发的电子-空穴对。2.P型半导体1.1.2杂质半导体HOME19扩散运动：载流子受扩散力的作用所作的运动称为扩散运动。扩散电流：载流子扩散运动所形成的电流称为扩散电流。扩散电流大小与载流子浓度梯度成正比1.1.3载流子运动方式及形成电流1.扩散运动及扩散电流HOME20漂移运动：载流子