常用半导体器件课件.ppt

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1、模拟电子技术基础本课程的性质、特点非纯理论性课程实践性很强,定量计算多以工程的观点来处理电路中的一些问题,抓主要矛盾，忽略次要矛盾，采用工程近似的方法简化实际问题，允许有一定的误差（±10％工程误差）是一门电气类专业基础课，为后续课程打基础。特点：性质：基本放大电路差分放大电路集成运算放大电路负反馈放大电路功率放大电路器件：放大电路：二极管三极管本课程的主要内容：3、器件电路应用系统本课程的任务1、掌握各种功能电路的组成原理及其性能特点，能够对一般性的、常用的电子电路进行分析，同时对简单的单元电路进行设计。2、掌握电子技术的基本理论、基本知识、基本技能，为后续课程打好基础

2、。建立新概念。确立新的分析方法。重点在于课堂听讲。注重实验环节，先理论分析，后实践，然后再对实验的结果进行探讨。认真复习、练习。本课程的学习方法1.《模拟电子技术基础》（第四版）清华大学童诗白、华成英主编2.《电子技术基础》（模拟部分第四版）华中理工大学康华光主编参考书：3.《模拟电子技术基础》华中理工大学陈大钦主编4集成运算放大电路2基本放大电路1常用半导体器件3多级放大电路5放大电路的频率响应6放大电路中的反馈7信号的运算与处理电路8波形的发生和信号的转换9功率放大电路10直流稳压电源第一章半导体器件基础1.1半导体基本知识1.2半导体二极管1.3半导体三极管1.4场效应管

3、1.5单结晶体管和晶闸管1.1半导体的基本知识在物理学中。根据材料的导电能力，可以将他们划分导体、绝缘体和半导体。典型的半导体是硅Si和锗Ge，它们都是4价元素。硅原子锗原子硅和锗最外层轨道上的四个电子称为价电子。硅原子空间排列及共价键结构平面示意图(a)硅晶体的空间排列(b)共价键结构平面示意图(c)本征半导体的共价键结构束缚电子在绝对温度T=0K时，所有的价电子都紧紧束缚在共价键中，不会成为自由电子，因此本征半导体的导电能力接近绝缘体。一.本征半导体本征半导体——化学成分纯净的半导体晶体。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”。物理结

4、构呈单晶体形态。这一现象称为本征激发，也称热激发。当温度升高或受到光的照射时，束缚电子能量增高，有的电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子。自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，称为空穴。空穴动画演示1电子空穴对的特点：（1）由本征激发成对产生由复合运动成对消失。（2）数量受温度影响。（3）动态平衡时，浓度一定与本征激发相反的现象——复合常温300K时：电子空穴对的浓度硅：锗：自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴电子空穴对自由电子：带负电荷-逆电场运动-电子流+4+4+4+4+4+4+4+4+

5、4自由电子E＋－＋总电流载流子空穴：带正电荷-顺电场运动-空穴流本征半导体的导电性取决于外加能量：温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化。导电机制：动画演示2多余电子磷原子硅原子多数载流子——自由电子少数载流子——空穴++++++++++++N型半导体施主离子自由电子电子空穴对二.杂质半导体在本征半导体中掺入微量特定元素的半导体称为杂质半导体。1.N型半导体（掺入五价杂质元素，例如磷，砷等）在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。空穴硼原子硅原子多数载流子——空穴少数载流子——自由电子－－－－－－－－－－－－P型半导体受主离子空穴电子空穴对2.P型半导体杂质半导体的示意

6、图++++++++++++N型半导体多子—电子少子—空穴－－－－－－－－－－－－P型半导体多子—空穴少子—电子少子浓度——本征激发产生，与温度有关多子浓度——掺杂产生，与温度无关※杂质对半导体导电性的影响：掺入杂质对本征半导体的导电性有很大的影响，一些典型的数据如下:T=300K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:n=p=1.4×1010/cm31本征硅的原子浓度:4.96×1022/cm332掺杂后N型半导体中的自由电子浓度:n=5×1016/cm3内电场E因多子浓度差形成内电场多子的扩散空间电荷区阻止多子扩散，促使少子漂移。PN结合空间电荷区多子扩散电流少子漂移电流耗

7、尽层三.PN结及其单向导电性1.PN结的形成动画演示3少子漂移补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，E多子扩散又失去多子，耗尽层宽，E内电场E多子扩散电流少子漂移电流耗尽层动态平衡：扩散电流＝漂移电流总电流＝0势垒UO硅0.5V锗0.1V2.PN结的单向导电性(1)加正向电压（正偏）——电源正极接P区，负极接N区外电场的方向与内电场方向相反。外电场削弱内电场→耗尽层变窄→扩散运动＞漂移运动→多子扩散形成正向电流IF正向电流动画演示4(2)加反向电压——电源正极接N区，负极接P区外电场的方向与内电场