模拟电子技术ppt电子课件教案第一章常用半导体器件

《模拟电子技术ppt电子课件教案第一章常用半导体器件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、模拟电子技术第一章常用半导体器件1.1半导体的基本知识1.2半导体二极管1.3双极型晶体管1.4场效应管主要内容1.1半导体的基本知识所有物质按导电能力的强弱可分为导体、绝缘体、半导体三大类典型的半导体：硅Si、锗Ge，都是4价元素硅原子锗原子硅和锗最外层轨道上的四个电子称为价电子。把内层电子和原子核作为一个整体称为惯性核半导体器件：用半导体材料制成的电子器件分类：双极型与单极型半导体器件半导体器件导电性能特点：具有光敏性和热敏性具有掺杂性本征半导体的共价键结构束缚电子在绝对温度T=0K时，所有的价电子都被共价

2、键紧紧束缚在共价键中，不会成为自由电子，因此本征半导体的导电能力很弱，接近绝缘体。1.1.1本征半导体本征半导体—化学成分纯净的半导体晶体（单晶体）。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”。这一现象称为本征激发，也称热激发。当温度升高或受到光的照射时，束缚电子能量增高，有的电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子。自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，称为空穴。本征激发同时产生电子空穴对。外加能量

3、越高（温度越高），产生的电子空穴对越多。与本征激发相反的现象——复合自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴电子空穴对自由电子带负电荷电子流+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子E＋－＋总电流载流子空穴带正电荷空穴流本征半导体的导电性取决于外加能量：温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化。导电机制热平衡载流子浓度在一定温度下，本征激发和复合同时进行，达到动态平衡。电子空穴对的浓度一定。常温300K时：硅：锗：电子空穴对的浓度A为常数，k是波尔兹曼常数，Eg0是T=0K时的禁带宽度（P4）。由的

4、大小和原子密度相比较，可知仅为原子密度的三万亿分之一。故本征半导体的导电能力很弱。1.1.2杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半导体称为杂质半导体。1.N型半导体在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，砷等，称为N型半导体。N型半导体多余电子磷原子硅原子多数载流子——自由电子少数载流子——空穴++++++++++++N型半导体施主离子自由电子电子空穴对在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。空穴硼原子硅原子多数载流子——空穴少数载流子——自由电子－－－－－－－－－－－－P型半导体受主离子空穴电

5、子空穴对2.P型半导体杂质半导体的示意图++++++++++++N型半导体多子—电子少子—空穴－－－－－－－－－－－－P型半导体多子—空穴少子—电子少子浓度——与温度有关多子浓度——与温度无关多子和少子热平衡浓度N型半导体中：P型半导体中：1.1.3两种导电机理---漂移和扩散一、漂移和漂移电流在外加电场的作用下，载流子产生定向运动，形成电流。二、扩散与扩散电流由浓度差引起载流子的定向运动。运动方式产生原因载流子运动方向电流方向扩散浓度不均浓低漂移电场力作用同电场方向内电场E因多子浓度差形成内电场多子的

6、扩散空间电荷区阻止多子扩散，促使少子漂移。PN结合空间电荷区多子扩散电流少子漂移电流耗尽层1.1.4PN结及其单向导电性1.PN结的形成动画PN结形成少子飘移补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，E多子扩散又失去多子，耗尽层宽，E内电场E多子扩散电流少子漂移电流耗尽层动态平衡：扩散电流＝漂移电流总电流＝0势垒UO硅0.5V锗0.1V当扩散和漂移达到平衡时，由内建电场E产生的电位差称为内建电位差VB：-xpxnVBP+NV0T=300K时，VT≈26mV在室温时：锗的VB≈0.2～0.3V硅的VB≈0.5～0.7V

7、阻挡层宽度向低掺杂一方扩展2.PN结的伏安特性(1)加正向电压（正偏）——电源正极接P区，负极接N区外电场的方向与内电场方向相反。外电场削弱内电场→耗尽层变窄→扩散运动＞漂移运动→多子扩散形成正向电流ID正向电流正向特性(2)加反向电压——电源正极接N区，负极接P区外电场的方向与内电场方向相同。外电场加强内电场→耗尽层变宽→漂移运动＞扩散运动→少子漂移形成反向电流ITPN在一定的温度下，由本征激发产生的少子浓度是一定的，故IT基本上与外加反压的大小无关，所以称为反向饱和电流。但IT与温度有关。反向特性PN结加正

8、向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻，PN结导通；PN结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，PN结截止。结论：PN结具有单向导电性。3.PN结的伏安特性曲线及表达式根据理论推导，PN结的伏安特性曲线如图正偏ID（多子扩散）IT（少子漂移）反偏反向饱和电流反向击穿电压反向击穿热击穿——烧坏PN结电击穿——可逆u为PN结两端的电压降i为流过PN结的电流IS为反向饱和电