第8章 半导体器件.ppt

《第8章 半导体器件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第8章半导体二极管和三极管第8章半导体二极管和三极管§8.1半导体的基本知识§8.2PN结与二极管§8.3半导体三极管§8.4场效应管教学要求：理解PN结的单向导电性，三极管的电流分配和放大作用；了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工作原理和伏安特性曲线，理解主要参数的意义；会分析含有二极管的电路；了解场效应管特性§8.1半导体的导电性能导体、半导体和绝缘体导体：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

2、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。半导体的三个特性在加热或光照加强时，半导体的阻值显著下降，导电能力增强类似于导体。半导体具有热敏特性和光敏特性是由半导体的内部结构（图1-1）所决定的。1.热敏特性和光敏特性半导体的三个特性往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变(可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。2.掺杂性8.1.1本征半导体纯净的半导体晶体称为本征半导体1.本征半导体的共价键结构（硅）：硅原子外层轨道4个价电子，它与相邻原子靠得很近，使价电子成为两个原子公有

3、，形成共价键结构。共用电子对2.本征半导体的导电机理1.载流子、自由电子、空穴载流子：运载电荷的微粒．在绝对温度T=0K（开尔文）和没有外界激发的前提下，本征半导体内的价电子全部被束缚在共价键中，不能自由运动，被称为束缚电子，不能参与导电。T光照共价键中的某些价电子获得能量自由电子原共价键中的相应位置留下空位空穴8.1.2杂质半导体半导体的导电能力取决于载流子的数目，本征半导体受热激发只产生少量电子空穴对，载流子浓度很低，外加电场作用，电流极其微弱；若在本征半导体中掺入微量杂质，则导电性能大为改观，掺入百万分之一的杂质，载

4、流子浓度增加1百万倍。N型半导体：在纯净半导体中掺入微量的五价元素（如磷）后形成．P型半导体：在纯净半导体中掺入微量的三价元素（如硼）后形成。掺杂的本证半导体的电流形成过程动画1．出现幻灯片5中的图1-1，2.将图1-1换成图1-2，3.出现光照或加热标识，出现图中蓝线范围内的电子跑动动画和自由电子移动后形成的空穴动画．4.出现图1-3，电子和空穴移动形成的电流动画．1.N型半导体自由电子磷原子带正电电子-空穴对2.P型半导体硼原子空穴电子-空穴对P型半导体与N型半导体区别N型半导体在半导体中掺入少量五价的磷元素，在和半导

5、体原子组成共价键时，就多出一个电子。这种电子为多数载流子的半导体叫电子型半导体，简称N型半导体。P型半导体在半导体里掺入少量三价的硼元素，和外层电子数是四个的硅或锗原子组成共价键时，就自然形成一个空穴，这就使半导体中的空穴载流子增多，叫空穴型半导体，简称P型半导体。§8.2PN结与二极管1.PN结的形成在一块纯净的半导体晶片上，采用特殊的掺杂工艺，在两侧分别掺入三价元素和五价元素。一侧形成P型半导体，另一侧形成N型半导体。–––––––––P型+++++++++N型浓度差别多子扩散空间电荷区当扩散和漂移达到动平衡，即形

6、成PN结。内电场内电场少子漂移+++++++++–––––––––+++–––P型区N型区空间电荷区内电场V0动画:PN结的形成Step1:取ppt的第14张的图Step2:外加电场后，取ppt的第8张的图，注意载流子的方向．8.2.2PN结的单向导电性PN结正向偏置结构：P区加正电压、N区加负电压特点：结电阻很小，正向电流较大PN结反向偏置结构：P区加负电压、N区加正电压特点：结电阻很高，反向电流很小PN结正向偏置－－－－++++RE内电场外电场变薄PN+_内电场被削弱，多子的扩散加强能够形成较大的扩散（正向）电流。P

7、N结反向偏置－－－－++++内电场外电场变厚NP_内电场被被加强，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。RE8.2.3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。阴极引线阳极引线二氧化硅保护层P型硅N型硅(c)平面型金属触丝阳极引线N型锗片阴极引线外壳(a)点接触型铝合金小球N型硅阳极引线PN结金锑合金底座阴极引线(b)面接触型阴极阳极(d)符号D二极管导通电路EDPN结加正向电压PN结加反向电压二极管伏安特性和主要参数反向击穿电压UBRUImAuA击穿SiSiP+S

8、i雪崩击穿齐纳击穿反向电流在一定电压范围内保持常数导通压降死区电压提示：2.死区电压硅管0.5V，锗管0.1V1.导通压降硅0.6~0.8V，锗0.2~0.3V主要参数1.最大整流电流IOM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流，超过IOM二极管的PN结将过热而烧断。2.反向击穿电压UBR二