第1讲半导体器件.ppt

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1、海南风光10.1半导体的基础知识，P型硅，N型硅10.2PN结及半导体二极管10.3稳压二极管10.4三极管第10章半导体器件清华大学电机系电工学教研室唐庆玉编10.1.1本征半导体现代电子学中，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。Si硅原子Ge锗原子§10.1半导体的基本知识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完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为本征半导体。本征半导体的导电能力很弱。10.1.2杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。N型半

2、导体（主要载流子为电子，电子半导体）P型半导体（主要载流子为空穴，空穴半导体）N型半导体多余电子磷原子硅原子+N型硅表示SiPSiSi硅或锗+少量磷N型半导体空穴P型半导体硼原子P型硅表示SiSiSiB硅原子空穴被认为带一个单位的正电荷，并且可以移动硅或锗+少量硼P型半导体杂质半导体的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半导体++++++++++++++++++++++++N型半导体10.2.1PN结的形成在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN结。§10.2

3、PN结及半导体二极管P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++++++++++++++扩散运动内电场E漂移运动空间电荷区PN结处载流子的运动扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。漂移运动P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++++++++++++++扩散运动内电场EPN结处载流子的运动内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。漂移运动P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++

4、++++++++++++扩散运动内电场EPN结处载流子的运动所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。10.2.2PN结的单向导电性PN结加上正向电压、正向偏置的意思都是：P区加正、N区加负电压。PN结加上反向电压、反向偏置的意思都是：P区加负、N区加正电压。PN结正向偏置－－－－++++内电场减弱，使扩散加强，扩散飘移，正向电流大空间电荷区变薄PN+_正向电流PN结反向偏置－－－－++++空间电荷区变厚NP+_++++－－－－内电场加强，使扩散停止，有少量飘移，反向电流很小反向饱和电流很

5、小，A级10.2.3半导体二极管(1)、基本结构PN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。PNPN符号阳极阴极(2)、伏安特性UI导通压降:硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。反向击穿电压U(BR)死区电压硅管0.5V,锗管0.2V。UIE+-反向漏电流（很小，A级）（3）静态电阻Rd，动态电阻rDUQIQUS+-R静态工作点Q（UQ，IQ）（3）静态电阻Rd，动态电阻rD静态电阻：Rd=UQ/IQ（非线性）动态电阻：rD=UQ/IQ在工作点Q附近，动态电阻近似为线性，故动态电阻又称为微变等效电阻iuIQUQQIQUQ例1：二极

6、管：死区电压=0.5V，正向压降＝0.7V(硅二极管)理想二极管：死区电压=0，正向压降=0RLuiuOuiuott二极管半波整流例2：二极管的应用(设RC时间常数很小）RRLuiuRuotttuiuRuoC§10.3稳压二极管IZmax稳压二极管符号UIUZIZ稳压二极管特性曲线IZmin当稳压二极管工作在反向击穿状态下,当工作电流IZ在Izmax和Izmin之间时,其两端电压近似为常数正向同二极管稳定电流稳定电压例：稳压二极管的应用RLuiuORDZiiziLUZ稳压二极管技术数据为：稳压值UZW=10V，Izmax=12mA，Izmin=2m

7、A，负载电阻RL=2k，输入电压ui=12V，限流电阻R=200。若负载电阻变化范围为1.5k~4k，是否还能稳压？RLuiuORDZiiziLUZUZW=10Vui=12VR=200Izmax=12mAIzmin=2mARL=2k(1.5k~4k)iL=uo/RL=UZ/RL=10/2=5（mA）i=（ui-UZ）/R=（12-10）/0.2=10（mA）iZ=i-iL=10-5=5（mA）RL=1.5k,iL=10/1.5=6.7（mA）,iZ=10-6.7=3.3（mA）RL=4k,iL=10/4=2.5（mA）,iZ=1

8、0-2.5=7.5（mA）负载变化,但iZ仍在12mA和2mA之间,所以稳压管仍能起稳压作用§10.4半导体三极管10.4