模拟电子技术及应用

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1、模拟电子技术及应用第1章基本半导体分立器件1.1半导体的基本知识与PN结1.2半导体二极管1.3特殊二极管1.4半导体三极管1.5场效应晶体管导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：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。1-1半导体的基本知识及PN结什么是半导体?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。例如：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。往

2、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。1.掺杂性2.热敏性和光敏性半导体的三大特性1-1-1本征半导体（纯净和具有晶体结构的半导体）一、本征半导体的结构特点GeSi现代电子学中，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。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，每个原子与其相邻的原子之间形成共价键，共用一对价电子。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。硅和锗的共价键结构共价键共用电子对+4+4+4+4+4

3、表示原子外层原来有4个电子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，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，导电能力很弱。形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，形成稳定结构。共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。+4+4+4+4二、本征半导体的导电机理在绝对0度（-273℃）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），不能导电，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

4、，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。1.载流子、自由电子和空穴+4+4+4+4自由电子空穴束缚电子（价电子）2.本征半导体的导电机理+4+4+4+4在外界因素的作用下，空穴吸引附近的电子来填补，结果相当于空穴的迁移，效果相当于正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子，能定向移动而形成电流。本征半导体中两种载流子的数量相等，称自由电子空穴对。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------半导体的热敏性。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本

5、征半导体中电流由两部分组成：（1）自由电子移动产生的电流。（2）空穴移动产生的电流。（在本征半导体中自由电子和空穴成对出现，同时又不断的复合）1-1-2杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量的杂质原子，形成杂质半导体。杂质半导体的导电性能将发生显著变化，其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。P型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也称为空穴型半导体。N型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体，也称为电子型半导体。一、N型半导体在硅或锗晶体（本征半导体）中掺入少量的五价元素，如磷，晶体中的某些半导体原子被杂质原子取代。由

6、于磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体原子形成共价键，必定多出一个电子，这个电子不受共价键的束缚，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；本征半导体电子和空穴成对出现的现象也被打破。+4+4+5+4多余电子磷原子N型半导体中的载流子有哪些呢？（1）由磷原子提供的电子，浓度与磷原子相同。（2）本征半导体中成对产生的电子和空穴。一般情况下，掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。在N型半导体中，自由电子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。二、

7、P型半导体在硅或锗晶体（本征半导体）中掺入少量的三价元素，如硼（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质原子取代。硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的半导体原子形成共价键时，产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。+4+4+3+4空穴硼原子P型半导体中空穴是多子，电子是少子。三、杂质半导体的示意图－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半导体++++++++++++++++++++++++N型半导体小结2.N型半导体：电子是多子，其中大部分是掺杂提供的电子；空穴是少子，少

8、子的迁移也能形成电流，由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。3.P型半导体中空穴是多子，电子是少子。1.本征半导体中受激（热激发即本征激发）产生的电子和空穴成对出现，数量很少。4.杂质半导体：多子数（多子浓度）主要由掺杂浓度决定，受温度影响较小；