《半导体及二极管》PPT课件

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1、《电子技术》孙淑艳sshy@ncepu.edn.cn5197146813811656679教五D-306内学习指导电子技术的基本任务可称之为“信号的产生、信号的传输、信号的处理”，任务的完成取决于对电子器件、电子电路、电子系统的性能的研究。按照功能和构成原理的不同，电子电路可分为模拟电路和数字电路两大类。本课程着重讨论模拟电路的基本概念、基本原理、基本分析方法及基本应用。课程介绍模拟电子技术基本放大电路集成运算放大器及其应用波形发生电路直流电源数字电子技术基本门电路组合逻辑电路触发器时序逻辑电路课程要求教学内容：1、基本电子器件的特性及其应用2、基本部件的工作原理3、基

2、本电路的分析4、简单电路的设计实验内容：1、常用电子仪器的使用练习2、基本放大电路测试3、集成运算放大器的使用4、数字电子电路测试基本门电路、触发器、计数器、555定时器第一章半导体器件1.1半导体基础知识1.2半导体二极管1.3晶体管1.4场效应晶体管1.1.1什么是半导体？1.1.2本征半导体1.1.3掺杂半导体1.1.4PN结及其单向导电性1.1半导体基础知识1.1.1什么是半导体何谓半导体物体分类导体如：金属绝缘体如：橡胶、云母、塑料等。—导电能力介于导体和绝缘体之间。半导体半导体特性掺入杂质则导电率增加几百倍掺杂特性半导体器件温度增加使导电率大为增加热敏特

3、性热敏器件光照不仅使导电率大为增加还可以产生电动势光敏特性常用的半导体材料有：元素半导体：硅（Si）、锗（Ge）化合物半导体：砷化镓（GaAs）掺杂材料：硼(B)、铟(In)；磷(P)、锑(Sb)。光敏器件光电器件硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构价电子是我们要研究的对象半导体的共价键结构硅晶体的空间排列硅和锗都是四价元素，它们的原子结构外层电子(价电子)数均为4个，价电子受原子核的束缚力最小，决定其化学性质和导电性能共价键表示两个共有价电子所形成的束缚作用。为了保持原子的电中性，原子核用带圆圈的+4符号表示T=0K且无外界激发，只有束缚电子，没有自由电子，本征半导体相

4、当于绝缘体；T=300K，本征激发，少量束缚电子摆脱共价键成为自由电子，这种现象称为本征激发。1.1.2本征半导体本征半导体完全纯净、结构完整的半导体晶体。纯度：99.9999999%，“九个9”它在物理结构上呈单晶体形态。常用的本征半导体Si+14284Ge+3228184+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键内的电子称为束缚电子价带导带挣脱原子核束缚的电子称为自由电子价带中留下的空位称为空穴禁带EG外电场E自由电子定向移动形成电子流束缚电子填补空穴的定向移动形成空穴流本征半导体1.本征半导体中有两种载流子—自由电子和空穴2.在外电场的作用下，产生电流—电子流

5、和空穴流电子流自由电子作定向运动形成的与外电场方向相反自由电子始终在导带内运动空穴流价电子递补空穴形成的与外电场方向相同始终在价带内运动本征半导体空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点。用空穴移动产生的电流代表束缚电子移动产生的电流电子浓度ni=空穴浓度pi1.1.3杂质半导体杂质半导体掺入杂质的本征半导体。掺杂后半导体的导电率大为提高掺入三价元素如B、Al、In等，形成P型半导体，也称空穴型半导体掺入五价元素如P、Sb等，形成N型半导体，也称电子型半导体杂质半导体P型半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4+3+3在本征半导体中掺入三价元素如B。自由电子是少子空

6、穴是多子杂质原子提供因留下的空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质因而也称为受主杂质。由热激发形成杂质半导体N型半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5+5在本征半导体中掺入五价元素如P。自由电子是多子空穴是少子杂质原子提供由于五价元素很容易贡献电子，因此将其称为施主杂质。施主杂质因提供自由电子而带正电荷成为正离子。由热激发形成1.1.4PN结及其单向导电性P型半导体中含有受主杂质，在常温下，受主杂质电离为带正电的空穴和带负电的受主离子。N型半导体中含有施主杂质，在常温下，施主杂质电离为带负电的电子和带正电的施主离子。除此之外，P型和N型半导体中还有少

7、数受本征激发产生的电子-空穴对，通常本征激发产生的载流子要比掺杂产生的载流子少得多。半导体中的正负电荷数相等保持电中性P区N区扩散运动载流子从浓度大向浓度小的区域扩散,称扩散运动。形成的电流成为扩散电流内电场内电场阻碍多子向对方的扩散即阻碍扩散运动；同时促进少子向对方漂移，即促进了漂移运动扩散运动=漂移运动时达到动态平衡空间电荷区：由不能移动的带电粒子组成，集中在P区和N区的交界处1.PN结的形成内电场阻止多子扩散因浓度差多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区空间电荷区形成内电场内电场促使少子漂移扩散运动多子从浓度大向浓度小的区域扩散,称