电工电子技术基本教程 教学课件 作者 付扬_ 第4章-半导体器件及基本放大电路.ppt

《电工电子技术基本教程 教学课件 作者 付扬_ 第4章-半导体器件及基本放大电路.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第4章半导体器件及基本放大电路半导体三极管及其放大电路晶体三极管放大电路静态分析放大电路动态分析半导体二极管及其应用半导体导电特性及PN结半导体二极管直流稳压电源4.1半导体导电特性及PN结物体分类导体—导电率为105s.cm-1量级，如金属；绝缘体—导电率为10-22-10-14s.cm-1量级，如：橡胶、云母、塑料等；—导电能力介于导体和绝缘体之间。如：硅、锗、砷化镓等。半导体掺入杂质则导电率增加百万倍掺杂特性半导体器件温度增加使导电率大为增加温度特性热敏器件光照不仅使导电率大为增加还可以产生电动势光照特性光敏器件光电器

2、件何谓半导体4.1.1半导体导电特性+4表示除去价电子后的原子完全纯净、结构完整的半导体晶体。纯度：99.9999999%，“九个9”。它在物理结构上呈单晶体形态。常用的本征半导体：Si+14284Ge+3228184+41.本征半导体硅原子价电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键结构：每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子空穴本征激发复合成对出现成对消失在常温下自由电子和空穴的形成：本征半导体中有两种载流子——自由电子和空穴，它们是成对出现的。运载电荷的粒子温度是影

3、响半导体性能的一个重要的外部因素。+4+4+4+4+4+4外电场方向空穴移动方向电子移动方向价电子填补空穴在外电场的作用下，产生电流——电子流和空穴流自由电子和空穴均参与导电，本征半导体电流是两个电流之和。+4+4+4+4+4+4+4+4+4磷原子+5多余价电子正离子自由电子（1）N型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的五价元素如磷，则形成N型半导体。２.杂质型半导体自由电子数目的增加，并不改变半导体的电中性。电子数（多子）>>空穴数（少子）主要杂质原子提供由热激发形成+4+4+4+4+4+4+4+4+4硼原子+3负离子空穴填补

4、空位（2）P型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的三价元素如硼，则形成P型半导体。掺入三价元素而引起空穴数目的增加，并不使半导体带电，即半导体对外仍呈电中性。空穴数（多子）>>电子数（少子）主要由杂质原子提供由热激发形成N型半导体结构示意图P型半导体结构示意图少数载流子正离子多数载流子负离子少数载流子多数载流子杂质半导体特点：1、杂质半导体导电能力强。2、多子浓度约等于所掺杂质原子浓度，受温度影响小。3、少子是本征激发形成的，浓度低，但对温度非常敏感，会影响半导体器件工作性能。数据如下：硅本征激发浓度Si=1.43×1010个/

5、cm3；硅原子浓度为5.1×1022cm－3；掺杂百万分之一，即掺杂5.1×1016cm－3，则载流子浓度为本征激发浓度的百万倍。1.PN结的形成4.1.2PN结及其单向导电性在交界面处由于多子浓度上的差异，P区的空穴要向N区扩散，N区的电子也要向P区扩散。随着扩散在交界面附近，P区的空穴和N区的电子都将消失，形成空间电荷区，即为PN结。P区N区P区的空穴向N区扩散并与电子复合N区的电子向P区扩散并与空穴复合空间电荷区内电场方向多子扩散少子漂移内电场方向空间电荷区P区N区在一定的条件下，多子扩散与少子漂移达到动态平衡，空间电

6、荷区的宽度基本上稳定下来。离子不能移动，空间电荷区有很高的电阻率，故又叫阻挡层，或叫耗尽层(载流子耗尽了)。内电场方向外电场方向RI2.PN结的单向导电性P区N区外电场驱使P区的空穴进入空间电荷区抵消一部分负空间电荷N区电子进入空间电荷区抵消一部分正空间电荷空间电荷区变窄扩散运动增强，形成较大的正向电流（1）外加正向电压EPN结正向导通外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走P区N区内电场方向R空间电荷区变宽外电场方向I（2）外加反向电压少数载流子越过PN结形成很小的反向电流EPN结的单向导电性多数载流子的扩散运动难于进

7、行PN结反向截止1、空间电荷区中没有载流子，又称耗尽层。2、空间电荷区中内电场阻碍扩散运动的进行。（扩散运动为多子形成的运动。）3、少子数量有限，因此由它们形成的电流很小。4、PN结具有单向导电性。正向偏置：P区加正、N区加负电压多子运动增强，PN结导通反向偏置：P区加负、N区加正电压少子运动增强，PN结截止小结：4.2半导体二极管半导体二极管导电方向是从正极指向负极。二极管有两个电极：正极（阳极）和负极（阴极）二极管的型号举例2CK18序号功能（K--开关、W--稳压、Z--整流、P—普通）材料（A、B--锗，C、D--硅

8、）二极管1.实际特性正向特性反向特性当二极管的正向电压很小时，流过的正向电流也很小；当电压大于死区电压后，正向电流开始迅速增大。正向导通压降:硅管0.6~0.8V，锗管0.2~0.3V。硅管0.5V，锗管0.1V。二极管正向导通时管压降基本固定。导通电阻很小。4.2.1伏安特性正向特性反向