模拟电子技术基础--第1章--常用半导体器件课件.ppt

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1、第1章常用半导体器件1.1半导体基础知识1.2半导体二极管作业1.2（一个二极管的计算，二极管的直流模型）1.3（一个二极管的计算，二极管的直流模型）1.4（二极管的交流模型）1.6（稳压管的计算）1.1半导体基础知识一、本征半导体二、杂质半导体三、PN结的形成及其单向导电性五、PN结的电容效应四、PN结的电流方程和伏安特性一、本征半导体导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。无杂质稳定的结构本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。1、什么是半导体？什么是本征半导体？导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元

2、素，其最外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。绝缘体－－惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导电。半导体－－硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。2、本征半导体的结构由于热运动，具有足够能量的价电子挣脱共价键的束缚而成为自由电子自由电子的产生使共价键中留有一个空位置，称为空穴自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。共价键一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高，热运动加剧，

3、挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对的浓度加大。束缚电子外加电场方向空穴直接描述束缚电子的运动不太方便用我们假想的（自然界不存在的）、带正电的、与束缚电子反方向运动的那么一种粒子来描述束缚电子的运动比较方便，这种粒子起名叫做“空穴”载流子外加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电，且运动方向相反。由于载流子数目很少，故导电性很差。温度升高，热运动加剧，载流子浓度增大，导电性增强。热力学温度0K时不导电。3、本征半导体中的两种载流子运载电荷的粒子称为载流子。半导体导电的两个方面自由电子的运动束

4、缚电子的运动与金属导电相比，金属导电只有自由电子的运动，因为金属没有共价键，而半导体有共价键,所以有两个方面半导体中的载流子自由电子空穴本征半导体中的自由电子和空穴成对出现本征半导体的特性：（1）热敏特性（2）光敏特性（3）搀杂特性三种方式都可使本征半导体中的载流子数目增加，导电能力增强，但是并不是当做导体来使用，因为与导体相比，导电能力还差得远。二、杂质半导体1、N型半导体磷（P）杂质半导体主要靠多数载流子导电。掺入杂质越多，多子浓度越高，导电性越强，实现导电性可控。多数载流子空穴比未加杂质时的数目多

5、了？少了？为什么？自由电子是多子，空穴是少子2、P型半导体硼（B）多数载流子P型半导体主要靠空穴导电，掺入杂质越多，空穴浓度越高，导电性越强，在杂质半导体中，温度变化时，载流子的数目变化吗？少子与多子变化的数目相同吗？少子与多子浓度的变化相同吗？空穴是多子，自由电子是少子杂质半导体虽然比本征半导体中的载流子数目要多得多，导电能力增强，但是也并不能象导体那样被用来传导电能，而是用来形成PN结电流的参考方向的定义电流的真实方向的定义P区N区P区N区载流子由于浓度的差别而产生的运动称为扩散运动。在扩散的过程中

6、，在交界面处自由电子和空穴复合。自由电子和空穴复合出现内电场。三、PN结的形成及其单向导电性P区N区P区N区P区N区P区P区N区P区N区扩散运动=漂移运动时达到动态平衡1.交界面出现自由电子、空穴的浓度差别P区N区空穴多自由电子少空穴少自由电子多P区空穴（多子）向N区扩散N区自由电子（多子）向P区扩散同时进行2.扩散的过程中自由电子和空穴复合，留下不能移动的杂质离子，形成内电场3.内电场的出现使少数载流子向对方漂移N区空穴（少子）向P区漂移P区自由电子（少子）向N区漂移同时进行4.刚开始,扩散运动大于漂

7、移运动,最后,扩散运动等于漂移运动,达到动态平衡扩散运动多子从浓度大向浓度小的区域扩散,称扩散运动扩散运动产生扩散电流。扩散电流的真实方向是从P区指向N区的。漂移运动少子在电场的作用下向对方漂移,称漂移运动。漂移运动产生漂移电流。漂移电流的真实方向是从N区指向P区的。动态平衡扩散电流=漂移电流，PN结内总电流=0。PN结稳定的空间电荷区又称高阻区也称耗尽层载流子从浓度大向浓度小的区域扩散,称扩散运动。形成的电流称为扩散电流。扩散电流的真实方向：P指向N电流的参考方向的定义电流的真实方向的定义少子在内电场

8、的作用下产生的运动称为漂移运动。形成的电流称为漂移电流。漂移电流的真实方向：N指向PP区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；P区的电位低于N区的电位，称为加反向电压，简称反偏；PN结正偏、反偏的定义PN结加正向电压导通：耗尽层变窄，扩散运动加剧，由于外电源的作用，形成扩散电流，PN结处于导通状态。PN结加反向电压截止：耗尽层变宽，阻止扩散运动，有利于漂移运动，形成漂移电流。由于电流很小，故可近似认为其截止。PN结具有单向导电性线