第一章晶体二极管工作原理及应用(电气)ppt课件.ppt

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1、电子技术基础—模拟电子技术南京理工大学泰州科技学院孙正凤1课程的性质与任务性质普通高等院校电类专业的一门学科基础课，为后继专业课程学习以及电子技术在专业中的应用打下基础。任务使学生掌握模拟电子技术方面的基本理论（电子电路的基本分析方法）、基本知识（常用电子器件和电子电路的性能以及主要应用）和基本技能（电子测试技术、电子电路的分析计算能力和识图能力）。2模拟电子技术基础电子器件及基本应用第一章晶体二极管工作原理及应用第二章晶体三极管及基本放大器第三章场效应管及其应用基本功能电路第四章负反馈放大器第五章振荡电路第六章电流源电路第七章差分放大电路第八章

2、功率放大电路模拟集成电路第九章运算放大器第十章集成稳压电路第十一章在系统可编程模拟器件教材知识体系3本课程是属于技术基础性质的课程，它与《大学物理》、《电路》等基础理论课程相比，更接近工程实际。课程的特点和学习方法4课程安排：共计3学分，其中：理论课占2.5学分实验课占0.5学分考核方法：闭卷考试总评成绩=平时成绩20%+实验成绩10%+考试成绩70%课程安排和考核方法5第一章晶体二极管工作原理及应用1.1引言1.2半导体物理知识1.3PN结1.4实际二极管的伏安特性1.5二极管的模型、参数、分析方法及基本应用1.6其它类型的二极管61.1引言P

3、N正极负极PN结外壳正极负极（a）二极管结构示意图（b）二极管的电路符号71.2半导体物理知识1.2.1概述1.2.2本征半导体1.2.3杂质半导体1.2.4载流子的运动81.2.1概述导体：电阻率小于10-3Ω.cm，很容易导电，称为导体.如铜、铝、银等金属材料；绝缘体：电阻率大于109Ω.cm，很难导电，称为绝缘体，如塑料、橡胶、陶瓷等材料；半导体：电阻率在10-3~109Ω.cm，导电能力介于导体和绝缘体之间，例如硅(Si)和锗(Ge)等半导体材料；9半导体材料制作电子器件的原因?不是因为它的导电能力介于导体和绝缘体之间，而是在于半导体材料

4、具有热敏性、光敏性和掺杂性。10半导体材料制作电子器件的原因?1、热敏性：是半导体的导电能力随着温度的升高而迅速增加，例如纯净锗从20℃升高到30℃时，电阻率下降为原来的1/2；2、光敏性：半导体的导电能力随光照的变化有显著改变的特性；例如硫化镉薄膜在暗处：电阻为几十MΩ。光照：电阻下降为几十KΩ3、掺杂性：是半导体导电能力因掺入适量的杂质而发生很大的变化，例如在半导体硅中，只要掺入亿分之一的硼杂质，电阻率下降到原来的几万分之一，利用这一特性，可以制造出不同性能不同用途的半导体器件。11+4+14284+3228184硅(锗)的原子结构硅锗硅(锗

5、)的原子结构简化模型SiGe121.2.2本征半导体1、本征半导体：纯净的半导体单晶。原子按一定的规则整齐排列、结构完整。硅(锗)的晶体结构13+4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键1.2.2本征半导体A．硅原子电子数为14，最外层电子为四个，是四价元素B、硅原子结合方式是共价键结合：(i)每个价电子都要受到相邻两个原子核的束缚;(ii)半导体的价电子既不象导体的价电子那样容易挣脱成为自由电子，也不象绝缘体中被束缚，所以其导电能力介于导体与绝缘体之间本征半导体的原子结构—共价键结合，以硅原子（T=0K）为例。14+4+4+4+4+4+4+4+

6、4+4共价键2、本征激发和两种载流子空穴自由电子空穴A、本征激发—电子、空穴对的产生B、价电子填充空穴的运动C、空穴是可以移动的，其实是共价键的电子依次填补空穴，形成空穴的移动153、复合(1)复合：自由电子跳进空穴，并释放出能量的现象。(2)当温度一定时，激发和复合达到动态平衡，空穴浓度和自由电子浓度相等，而且是一个定值。(3)本征载流子浓度：本征半导体单位体积内的载流子数量。电子空穴对成对消失---本征激发现象的逆过程本征半导体中电子的浓度本征半导体中空穴的浓度与半导体材料有关的常数，Si：Ge：0K时半导体材料的带隙能量。Si：1.207e

7、VGe：0.785eV玻耳兹曼常数，k=8.63eV/K16例1.1.1计算在室温270C（300K）时硅和锗的本征载流子浓度。解：Si：Ge：结论：相同温度下。Ge的导电能力比Si强。17本征激发小结本征半导体中的电子和空穴是成对产生的，因此本征半导体还是电中性的。自由电子在晶格中运动；空穴在共价键内运动。温度一定时激发和复合达到动态平衡，即温度一定时半导体材料中的载流子浓度是一定的。温度升高时半导体材料中的载流子浓度就增大，导电能力增强。因此本征半导体可以制成热敏元件或光敏元件。181.2.3杂质半导体在室温270C时，Si的本征载流子浓度为

8、1.5×1010cm-3,原子密度为2.4×1022cm-3。只有三万亿分一的原子由于本征激发产生了电子-空穴对。结论：本征半导体导电能