模拟电子技术教案1

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1、第1单元常用半导体器件1.1半导体基础知识半导体的导电性能虽然介于导体和绝缘体之间，但是却能够引起人们的极大兴趣，这与半导体材料自身存在的一些独特性能是分不开的。1.1.1半导体的独特性能1.光敏性：当有光线照射在某些半导体上时，它们表现出像导体一样很强的导电能力，当无光照时，它们变得又像绝缘体那样不导电。2.热敏性：当周围环境温度增高时，半导体的导电能力显箸增加，温度下降时，其导电能力随之明显下降。3.掺杂性：在纯净的半导体中若掺入微量的某种杂质元素，其导电能力会增至未掺杂之前的几十万乃至几百万倍。1.1.2本征半导体1.木征半导体的概念：天然的硅和错材料是不能制成

2、半导体器件的，必须经过高度提纯工艺将它们提炼成纯净的单晶体。单晶体中每个原子的最外层价电子，都两两成为相邻两个原子所共有的价电子，每一对价电子同时受到两个相邻原子核的吸引而被紧紧地束缚在一起，组成了共价键结构。这种经过提纯工艺后，形成具有共价键结构的单晶体称为木••••••征半导体。••••2.木征激发和复合：①由于光照、辐射、温度等热激发而使共价键中的价电子游离到空间成为自由电子载流子的现象称为木征激发；②复合：同样是温度等热激发原因，使另••••外一些价电子定向连续填补空穴，这种复合运动的结果产牛了另外一种载流子——空穴载•••••流子。••温度一定时，木征激发和

3、复合达到动态平衡，自由电子载流子和空穴载流子的数量相等，因此又把它们称为电子一空穴对。1.温度对电子一空穴对的影响：电子一空穴对的数量取决于环境温度。大约温度每升高8°C,单晶硅中的电子一空穴对的浓度就会增加一倍；温度每升高12°C,单晶错中的电子一空穴对的浓度约增加一倍。显然，温度是影响半导体导电性能的重要因素。1.13半导体的导电机理金属导体内部只有自由电子一种载流子参与导电。半导体中有两种载流子同时参与导电形成电流。这一点正是半导体区别于金属导体在导电机理上的木质差别，同时也是半导••••体导电方式的独特之处。1.1.4杂质半导体1.N型半导体：在硅（或错）晶体

4、中掺入少量的五价元素磷（或础、會），掺入五价元素的杂质半导体中，自由电子载流子的数量相对空穴载流子多得多，故把自由电子载流子称为多子；而把空穴载流子称为少子。显然，多子是由掺杂工艺生成的，其数量取决于掺杂浓度；N型半导体中失去电子的杂质离子带正电，因为带电离子是定域的，不能参与导电。2.P型半导体：在硅（或错）晶体中掺入少量的三价杂质元素硼（或锢、镣）后，掺杂半导体中的空穴载流子的数量相对自由电子载流子多得多，故把空穴载流子称为多子；而把自由电子载流子称为少子。P型半导体中因空穴被填补的杂质离子带负电。1.1.5PN结及其单向导电性1.PN结的形成当采用不同的掺杂工艺

5、，在一块完整的半导体硅片的两侧分别注入三价元素和五价元素，使其一边形成N型半导体，另一边形成P型半导体，那么在两种半导体的交界面上就会形成一个PN结。电子技术中，PN结是一切半导体器件的“元概念"和技术起始点。形成过程：P区的多数载流子是空穴，少数载流子是自由电子；N区的多数载流子是自由电了，少数载流了是空穴，因此在P区和N区的交界面明显存在两种载流子的浓度差。浓度差使P区的多了空穴载流了和N区的多子自由电子载流子都会从浓度高的区域向浓度低的区域扩散，扩散的结果使交界处N区的多子复合掉了P区多子，于是在P区和N区的交界处出现了一个干净的带电杂质离子区——宝回枣茜库。初

6、始阶段，扩散运动占优势，随着扩散运动的进行，空间电荷区不断加宽，内电场逐步加强；内电场的加强又阻碍了扩散运动，这使得多子的扩散逐步减弱。扩散运动的减弱显然伴随着漂移运动的不断加强。最后，当扩散运动和漂移运动达到动态平衡时，形成一个稳定的空间电荷区，这个相对稳定的空间电荷区称作PN结。PN结内部基木不存在导电的载流子，因此导电率很低，相当•••于介质，而PN结两侧的P区和N区则导电率相对较高，类似于导体。可见，尸严结电容效应。••••1.PN结的单向导电性把电源电压的正极与P区引出端相连，负极与N区引出端相连时，称PN结正向偏置。PN结正偏时，外部电场的方向是从P区指向

7、N区，与PN结内电场的方向相反。因此，在一定范围内，外电场越强，正向电流越大，PN结对正向电流呈现的电阻越小，PN结的这种正向偏置下的低阻状态，在电子技术中称为PN结正向导通；••••把电源的正、负极位置换一下，即P区接电源负极，N区接电源正极，即构成PN结反向偏置。PN结反偏时，外加电场与PN结的内电场方向一致，使扩散运动基木不能进行，而漂移运动得到加强。当外加反向电压在一定范围内变化时，反向电流几乎不随外加电压的变化而变化。原因是：漂移运动下的反向电流的数量取决于温度，只要温度不发牛变化，少数载流子的浓度就不变，因此反向电流又称为氏阿他剂里遊。常