数字电子技术复习.ppt

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1、主要内容：半导体材料。三种管子－二极管、三极管、场效应管。模电第一章半导体器件基础1.1半导体的基础知识1.1.1本征半导体本征半导体：纯净半导体，不掺杂。区别于杂质半导体。半导体：导电能力介于导体（例铜、铁）和绝缘体（例橡胶、玻璃）之间的物质（例硅、锗）。1电子导电：在电场作用下，自由电子逆电场方向而动，形成电子电流。空穴导电：在电场作用下，价电子逆电场方向而动，相当于空穴顺电场方向而动，形成空穴电流。空穴等效为一种带正电荷的载流子（能够移动从而形成电流的粒子）。+-+4+4+4+4+4+4+4+4+

2、42■杂质半导体掺杂特性：在纯净的半导体中掺入微量的某种其它元素，会使半导体的导电性能大大提高。这种掺入杂质的半导体就叫作杂质半导体。区别于本征半导体。一、N型半导体加入五价元素磷+5自由电子数>空穴数故称N型半导体。（多子）（少子）(Negative，负)+4+4+5+4+4+4+4+4+43二、P型半导体加入三价元素硼+3空穴数>自由电子数故称P型半导体。（多子）（少子）(Positive，正)+4+4+3+4+4+4+4+4+44三、杂质半导体的导电性能掺杂后，载流子浓度发生变化，与纯净半导体相比

3、，多子数↑，少子数↓。以N型半导体为例：加入杂质原子→电子↑→空穴与电子复合机会↑→空穴数↓。浓度总和增加、浓度乘积不变。满足：np=nipi=ni2=pi2=常数例：以十亿分之一（10-9）的比例在硅原子中加入磷原子。结论：杂质半导体的导电能力↑↑。注意：少子是本征激发产生的，热敏性强。多子是掺杂产生的，受温度影响不大。★5■PN结一、PN结的形成在硅半导体的一边形成P型半导体，另一边形成N型半导体。在P区中存在大量负离子（硼）和空穴（多子），少量电子（少子）在N区中存在大量正离子（磷）和电子（多子）

4、，少量空穴（少子）由于浓度差，多子向对方扩散，并与对方的少子复合。交界处形成空间电荷区，称为PN结。也称耗尽层。++++++++++++------------PN6因此在PN结中存在多子扩散和少子漂移两种运动。方向相反。多子扩散→PN结变宽，少子漂移→PN结变窄。开始浓度差大，内电场尚未形成，扩散强，随着内电场的增强，漂移越来越强，当两者达到平衡时，PN结宽度即确定下来。空间电荷区形成电场称为内电场，方向N区→P区，电位差用Uho表示。++++++++++++------------UhoPNPN结内

5、电场使少子向对方运动，称为漂移（区别于扩散）。7二、PN结的单向导电性1．加正向电压（P正N负）VF时，导通外电场与内电场方向相反，外电场削弱了内电场，PN结变窄，打破平衡，多子扩散增强，少子漂移减弱，（平衡时扩散电流和漂移电流大小相等，现在扩散>漂移）形成正向电流IF。IF较大，因多子浓度高。且VF↑→IF↑。PN结导通。★82.加反向电压（P负N正）VR时，截止IR较小，因少子浓度低。且呈饱和性，VR↑到一定程度时，所有的少子都参加运动，VR再↑，IR也不再增加，此时IR＝IS＝常数。PN结截止。外

6、电场与内电场方向一致，外电场增强了内电场，PN结变宽，打破平衡，多子扩散减小，少子漂移增强，形成反向电流IR。IRR9三、PN结的电流方程式中，UT＝kT/q，称为电压温度当量，与温度成正比，T=300K时，UT＝26mV。IS为反向饱和电流。正向特性：u>0，u↑→i↑，u>>UT时，按指数规律快速增加。反向特性：u<0，u>>UT时，i≈-IS，恒定不变。+-PNiu四、PN结的伏安特性u↑>U（BR）时，i急剧增加－反向击穿。101.2半导体二极管PN结+管壳+引线即构成二极管点接触型：结面积小，

7、结电容小，适用于小电流、高频面接触型：结面积大，结电容大，适用于大电流、低频平面型：1.2.1半导体二极管的几种常见结构特性符号：阳极阴极PN11■二极管的伏安特性一、二极管伏安特性与PN结伏安特性的区别1.正向特性开启电压U：正向电压超过某一数值后，才有明显的正向电流，该电压值称为开启电压。硅：Uon=0.5V；锗：Uon=0.1V正向导通电压U范围：硅：0.6~0.8V（计算时取0.7V），U=0.7锗：0.1~0.3V（计算时取0.2V），U=0.2★正向电流减小，反向饱和电流增加。U思考：能否将

8、1.5V电池直接加在二极管两端？122.反向特性硅：Is<0.1uA，锗：Is＝几十uA。3.反向击穿U（BR）=几十伏二、温度对二极管伏安特性的影响原因：温度增加，少子增加，漂移增强，PN结变窄，内电场减弱，开启电压减小，正向曲线左移。温度增加，少子增加，Is增加，反向曲线下移。温度增加，Uon减小，Is增加。正向曲线左移，反向曲线下移。使用时应串接限流电阻，否则会烧坏二极管。13■二极管的等效电路（线性等效电路）一、由伏安特性折线化得到