《半导体器件概论》PPT课件

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1、预祝各位同学在本门课程的学习中取得优异成绩!卢健康老师jklu@nwpu.edu.cn愿为大家学好本门课程尽心尽力！1课程名称：模拟与数字电子技术教材：电子技术（电工学II比电工技术难但更有趣）史仪凯主编绪论一、内容体系：1、模拟电子技术（教材第1～5章）重点：第2、4两章2、数字电子技术（教材第6～9章）重点：第6、7两章3、电工电子应用技术（电工学Ⅲ）第6章电力电子技术基础电子技术又可分为“信息电子技术”与“电力电子技术”二、课时分配：讲课52，实验182三、讲授、学习方法：从管到路，管为路用，从小到大，逐步扩展。核心器件→典型环节→基本单元→应用系统模电部分：以分立元件为基础

2、；以集成电路为重点。数电部分：以SSIC为入门；以MSIC为重点，适当引入LSIC*。四、对课程内容的要求：了解内部机理，理解外部特性，熟悉主要参数，设计简单电路，分析典型系统。定性分析，定量估算3主要参考书1、《电工学上册－电子技术》秦曾煌主编高等教育出版社（第5或6版）2、《电子技术－典型题解析及自测试题》史仪凯等编西北工业大学出版社3、《电工学·电子技术－导教·导学·导考》朱建坤编西北工业大学出版社4第一章半导体器件§1.1半导体的基本知识§1.2PN结及半导体二极管§1.3特殊二极管§1.4半导体三极管§1.5场效应晶体管5§1.1半导体的基本知识1.1.1导体、半导体和绝

3、缘体自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡胶、陶瓷、塑料和石英。另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。6半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。比如：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。兴利－－热敏、光敏元件除弊－－加散热片、加黑色塑封以避光往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。这一特性的利用揭开了电子技术发展史上新的一页！71.1.2本征半导体现代电子技术中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。G

4、eSi8硅和锗的晶体结构通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为本征半导体。在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。9硅和锗的共价键结构共价键共用电子对+4+4+4+4+4表示除去价电子后的原子10共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子（价电子），常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力非常弱。形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。共

5、价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。+4+4+4+411本征半导体的导电机理在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时,价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电能力为0，相当于绝缘体。在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。12+4+4+4+4本征半导体的导电机理自由电子空穴束缚电子（价电子）13本征半导体的导电机理+4+4+4+4在其它力的作用下，空穴吸引临近的价电子（不是自由电子）来填补。填补的结果相当于空穴的迁移超女快男的演唱会，玉米花生前移，而空穴的

6、迁移相当于正电荷的移动（为什么？），因此可以认为空穴是带正电荷的载流子。14本征半导体的导电机理本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。（与金属比？）自由电子和空穴成对产生与消失（复合）温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。151.1.3杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量的杂质—掺杂，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。使自由电子浓度大大增加的杂质半导体称为N型半导体（电子半导体），使空穴浓度大大增

7、加的杂质半导体称为P型半导体（空穴半导体）。16N型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相临的半导体原子形成共价键，必定多出一个价电子，这个价电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原子给出一个电子，称为施主原子。17+4+4+5+4N型半导体多余电子－准自由电子磷原子18N型半导体N型半导体中的载流子的来源？1、由施主原子提供