1半导体器件概述

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1、第1章半导体器件概述1．1PN结及二极管半导体的概念物质分为：①导体：铜、银、铝等；②绝缘体：塑料、陶瓷、橡胶等；③半导体：硅、锗等。电阻率在10-3～109之间。半导体的特性：①受外界光和热的刺激时，其导电能力将发生显著的变化；②在纯净的按晶格结构排列的半导体材料中掺入微量的其它元素时，其导电能力将会明显提高。本征半导体完全纯净的原子按晶格结构排列完整的半导体称做本征半导体。①“自由电子”和“空穴”：由于热激发使一些价电子获得足够的能量而挣脱共价键的束缚，成为能参与导电的自由电子，同时在原来的共价键中

2、留下一个空位，称为“空穴”。②载流子：空穴的出现是半导体区别于导体的重要特点。在半导体中存在着两种载流子：带负电荷的自由电子和带正电荷的空穴。③温度的影响：载流子浓度随温度升高近似按指数规律增加。如硅材料，大约温度每升高8℃，本征载流子浓度增加一倍。杂质半导体①N型半导体（电子型半导体）：加入5价元素（磷、砷、锑等）。自由电子为多数载流子（多子），空穴为少数载流子（少子）。②P型半导体（空穴型半导体）：加入3价元素（硼、铝、铟等）。空穴为多子，自由电子为少子。PN结的形成与单向导电性P区：空穴能移动；N

3、区：电子能移动。故形成内电场：PN结。正向偏置：多子导电，形成正向电流I。F反向偏置：少子导电，形成反向饱和电流I（Saturate）。SPN结的伏安特性曲线quuDDi=I(ekT−)1=I(eUT−)1DSS式中I为反向饱和电流；SU=kT/q，为温度电压当量T（k为玻尔兹曼常数），常温下U约为26mV。TquDi≈IekT=i正向：DSF反向：iD≈−ISPN结的击穿齐纳击穿（ZenerBreakdown）：{低压下产生电流（4V以下）；雪崩击穿(AvalancheBreakdown)：高压下产生

4、电流，有雪崩式倍增效应（7V以上）。{电击穿：可恢复；热击穿：永久损坏。PN结的电容与高频模型势垒电容C(Barrier)：耗尽层的宽度随外加电压变化，形成势B垒电容；扩散电容C(Diffusion)：正向偏置，电流流过PN结导致的电容D效应。C反向偏置时极小，反向偏置时主要为C起作用，正向偏置主DB要为C起作用。D高频模型：rjr—PN结电阻；jC—PN结电容jCj(C=C+C，正向约为C；反向约为C）jBDDB二极管的结构和外形点接触型面接触型平面型二极管的伏安特性①开启电压U：th（thresho

5、ld，死区电压、阈值电压）硅管：0.5V；锗管：0.1V②导通压降U：D(on)硅管：0.6～0.8V；锗管：0.2～0.3V③反向饱和电流I：S(ReverseSaturationCurrent)硅管：0.1微安以下；锗管：几十微安④反向击穿电压UBR二极管的开关特性反向恢复时间：t=t+t（纳秒级）restt——存储时间；st——渡越时间。t二极管的电路模型——直流模型二极管的电路模型——小信号模型uDuD1=ΔiD≈diD=d[I(eUT−1)]=ISeUT≈iDSrΔududuUUdDDDTTU

6、26mVTr=≈即diiDD二极管的主要参数P10①最大整流电流IF②最高反向工作电压UR③反向电流IR④最高工作频率f（有时可参考恢复时间）M⑤极间电容Cj稳压二极管①稳定电压UZ②稳定电流IZ③动态电阻rZ④额定功耗P=UIZZZmax⑤温度系数α：当稳压管工作电流不变时，环境温度每升高1℃所引起的稳定电压变化的百分比。变容二极管光电二极管发光二极管发光二极管的颜色与材料有关：砷化镓：红外线磷化镓：红光或绿光磷砷化镓：红光或黄光氮化镓：蓝光由砷化镓、磷化镓等组成，发光二极管的正向压降大约在1.3外加

7、正向电压，流过电流时发～2.5V之间，材料不同，压降也不同光，这是电子与空穴复合而释，反向击穿电压一般为5～6V。在正放能量的结果。正向导通电压向电流1mA时开始发光，在1～10mA在2V左右。之间亮度与电流成正比。作业作业：40页：题1.2；题1.5第1章半导体器件概述1．2三极管三极管的外形和结构BJT——BipolarJunctionTransister平面型合金型三极管的类型三极管的放大原理iiCCβ=α=iiBEΔiΔiCCβ=α=ΔiΔiBE三极管的放大原理——实验电路i/mACiCR4C2

8、kΩ2i8V3VB04080120/iμAB截止放大饱和i/mAC8R=1k，U=8VCCCR=2k，U=12V6CCC4R=2k，U=8Vi4mACCCCβ===50i80μA2R=4k，U=8VBCCC0i/μA4080120160B三极管的输入特性i=f(u)BBEuCE=常数三极管的输出特性i=f(u)CCEiB=常数三极管的开关特性延迟时间td上升时间tr存储时间ts下降时间tf三极管的主要参数①电流放大系数iCΔiC=iCΔiC