模拟电子技术-第1章

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1、模拟电子技术-第1章本文由fangjie1981zj贡献ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。模拟电子技术第1章半导体器件1.1半导体的特性1.2半导体二极管1.3半导体三极管1.4场效应三极管各种电子线路最重要的组成部分是半导体器件。本章讨论半导体的特性和PN结导体器件。本章讨论半导体的特性和结的单向导电性，的单向导电性，然后分别介绍半导体二极管、稳压二极管、双极性三极管以及场效稳压二极管、应管的结构、工作原理、特性曲线、应管的结构、工作原理、特性曲线、主要参数和等效电路。参数和等效电路。1.1半导体的特性自然界中的物质，自然界中的物质，依

2、其导电能力的强通常可分为3大类导体、大类：弱，通常可分为大类：导体、绝缘体和半导体。电阻率低于10的物质为导体，导体。电阻率低于-4·cm的物质为导体，的物质为导体如铜、铝等。如铜、铝等。导体原子的最外层电子数目少，很容易摆脱原子核束缚而形成自由电在外电场作用下，子，在外电场作用下，这些自由电子将逆着电场方向作定向运动形成较大的电流，着电场方向作定向运动形成较大的电流，因此导体的导电能力强。因此导体的导电能力强。把在电场作用下，把在电场作用下，能运载电荷形成电流的带电粒子称为载流子，带电粒子称为载流子，显然自由电子是一种载流电阻率高于10的物质为绝缘体，子。电阻率高于9·cm的物质为绝缘

3、体，如云的物质为绝缘体橡胶等，最外层电子数大多为8个的稳定结母、橡胶等，最外层电子数大多为个的稳定结其原子核对最外层电子的束缚力很大，构，其原子核对最外层电子的束缚力很大，常温下能形成自由电子的数目很少，因此导电能力差。下能形成自由电子的数目很少，因此导电能力差。半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间，如硅、半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间，如硅、锗等。制造半导体器件的材料都要制成单晶体，锗等。制造半导体器件的材料都要制成单晶体，如单晶硅或单晶锗，它们是由原子按一定的规则如单晶硅或单晶锗，整齐地排列（空间点阵）而成的，整齐地排列（空间点阵）而成的，由于这种半导体非常纯净，几乎不含杂质，

4、结构又完整，体非常纯净，几乎不含杂质，结构又完整，所以称为本征半导体。称为本征半导体。半导体的导电性能同样与其原子结构有关。硅和锗的原子结构有一个共同点，有关。硅和锗的原子结构有一个共同点，即都是四价元素，即都是四价元素，其原子的最外层电子数都是4个都是个，原子的最外层电子通常称为价电价电子受核的束缚力最小，子。价电子受核的束缚力最小，半导体的导电性能与价电子有关，导电性能与价电子有关，内层电子与原子核构成稳定的惯性核，若用+4代表惯性核核构成稳定的惯性核，若用代表惯性核所具有的电荷量，则可以用图1.1表示硅或所具有的电荷量，则可以用图表示硅或锗的简化原子结构模型。锗的简化原子结构模型。

5、图1.1简化原子结构模型简化原子结构模型硅或锗制成单晶体后，硅或锗制成单晶体后，由于晶体中原子之间距离很近，子之间距离很近，价电子不仅受到其所属原子核的作用，原子核的作用，还受到相邻原子的原子核的吸引，的吸引，即一个价电子为相邻的两个原子核所共有。如图1.2所示，这样，相邻原子核所共有。如图所示，这样，所示之间通过共有价电子的形式而紧密结合起来，即形成“共价键”结构。即形成“共价键”结构。图12共价键结构.1.1.1本征激发1.1.1本征激发本征半导体晶体原子间的共价键具有很强的结合力，在绝对零度（很强的结合力，在绝对零度（-237℃）时，℃价电子无法挣脱共价键的束缚，不能自由价电子无法

6、挣脱共价键的束缚，移动，移动，所以共价键内的价电子又叫束缚电这样虽然有大量的价电子，子，这样虽然有大量的价电子，但没有自由电子，此时，半导体不导电。由电子，此时，半导体不导电。当温度上升或受光照时，当温度上升或受光照时，价电子以热运动的形式不断从外界获得一定的能量，运动的形式不断从外界获得一定的能量，少数价电子因获得的能量较大，少数价电子因获得的能量较大，而挣脱共价键的束缚，成为自由电子，价键的束缚，成为自由电子，同时在原来的共价键的相应位置上留下一个空位，的共价键的相应位置上留下一个空位，叫空穴”如图1.3的处为空穴处为空穴，处为“空穴”，如图的A处为空穴，B处为自由电子，显然，自由电

7、子，显然，自由电子和空穴是成对出现的，所以称它们为电子—空穴对空穴对。出现的，所以称它们为电子空穴对。把在光或热的作用下，在光或热的作用下，本征半导体中产生电空穴对的现象，子—空穴对的现象，叫本征激发。空穴对的现象叫本征激发。图13本征激发现象.本征激发产生的自由电子将在电场的作用下定向运动形成电流，作用下定向运动形成电流，因此它构成本征半导体中的一种载流子——电子载流子。电子载流子。征半导体中的一种载流子电子载流子那么当共价键中由