FAP第五章集成运算放大器

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1、模拟电子技术理论部分：50课时实操部分：40课时（分班）教师：吴楚珊TEL：15820284032（674032）E-MAIL：cswu@gdaib.edu.cn理论部分：50课时实操部分：40课时（分班）教师：吴楚珊TEL：15820284032（674032）E-MAIL：cswu@gdaib.edu.cn第一章半导体器件基础1.1半导体的基本知识1.2半导体二极管1.3半导体三极管1.4BJT模型1.5场效应管导体：自然界中很容易导电的物质称为导体绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体半导体：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，

2、如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。1.1半导体的基本知识金属一般都是导体。在物理学中。根据材料的导电能力，可以将他们划分导体、绝缘体和半导体。如橡皮、陶瓷、塑料和石英。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。1.1半导体的基本知识热敏特性、光敏特性、掺杂特性1.1半导体的基本知识典型的半导体是硅Si和锗Ge，它们都是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。本征半导体的共价键结构束缚电子在绝对温度T

3、=0K时，所有的价电子都被共价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。一.本征半导体本征半导体——化学成分纯净的半导体晶体。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。可见本征激发同时产生电子空穴对。外加能量越高（温度越高），产生的

4、电子空穴对越多。自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴电子空穴对动画演示自由电子和空穴本征激发与本征激发相反的现象——复合在一定温度下，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：电子空穴对的浓度硅：锗：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导电机制动画演示空穴的移动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。导电机制二.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

5、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（多子）少数载流子——自由电子（少子）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——与温度无关内电场E因多子浓度差形成内电场多子的扩散空间电荷区阻止多子扩散，促使少子漂移

6、。PN结合空间电荷区多子扩散电流少子漂移电流耗尽层三.PN结及其单向导电性1.PN结的形成PN结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动态平衡：扩散电流＝漂移电流总电流＝0动画演示:PN结的形成1、空间电荷区中没有载流子。2、空间电荷区中内电场阻碍P中的空穴、N区中的电子（都是多子）向对方运动（扩散运动）。3、P区中的电子和N区中的空穴（都是少子），数量有限，因此由它们形成的电流很小。注意:－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++空间电荷区N型区P型区电位VV0势

7、垒UO硅0.5V锗0.1V2.PN结的单向导电性(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IF正向电流内电场被削弱，多子的扩散加强能够形成较大的扩散电流。(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IRPN在一定的温度下，由本征激发产生的少子浓度是一定的，故IR基本上与外加反压的大小无关，所以称为反向饱和电流。但IR与温度有关。内电场被被加强，

8、多子的扩散受抑制。少子漂移加强，但少子数量有限，只能形成较小的反向电流。由此可以