电子技术精品课程模拟电路第1章 常用半导体器件 ppt课件.ppt

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1、1.1半导体基础和半导体二极管1.2双极型半导体三极管1.3场效应半导体三极管1.4晶闸管(可控硅SCR)第1章常用半导体器件2021/7/3111.1半导体基础和半导体二极管半导体器件是用半导体材料制成的电子器件。常用的半导体器件有二极管、三极管、场效应管等。半导体器件是构成各种电子电路最基本的元件。1.1.1PN结半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，如硅(Si)、锗(Ge)。硅和锗是4价元素，原子的最外层轨道上有4个价电子。本征半导体：纯净,晶体结构完整的半导体。杂质半导体：在本征半导体中掺入

2、某些微量杂质。2021/7/312热激发产生自由电子和空穴室温下，由于热运动少数价电子挣脱共价键的束缚成为自由电子，同时在共价键中留下一个空位这个空位称为空穴。失去价电子的原子成为正离子，就好象空穴带正电荷一样。每个硅原子周围有四个相邻的原子，原子之间通过共价键紧密结合在一起。两个相邻原子共用一对电子。1．半导体的导电特征2021/7/313空穴运动邻近共价键中的价电子填补空穴，空穴便转移到邻近共价键中。新的空穴又会被邻近的价电子填补。带负电荷的价电子依次填补空穴的运动，从效果上看，相当于带正电荷的空穴作

3、相反方向的运动。abc价电子填补空穴2021/7/314*本征半导体有两种载流子：带负电荷的自由电子和带正电荷的空穴。*热激发产生的自由电子和空穴是成对出现的，电子和空穴又可能重新结合而成对消失，称为复合。*在一定温度下本征半导体的自由电子和空穴维持一定的浓度，导电能力很弱。本征半导体小结2021/7/3152.掺杂半导体在本征半导体硅或锗中掺入磷、砷等5价元素，在构成的共价键结构中，由于存在多余的价电子而产生大量自由电子，这种半导体主要靠自由电子导电，称为电子半导体或N型半导体，其中自由电子为多数载流子

4、，热激发形成的空穴为少数载流子。N型半导体自由电子多数载流子（简称多子）空穴少数载流子（简称少子）2021/7/316P型半导体在纯净半导体硅或锗中掺入硼、铝等3价元素，在构成的共价键结构中，由于缺少价电子而形成大量空穴，这类掺杂后的半导体其导电作用主要靠空穴运动，称为空穴半导体或P型半导体，其中空穴为多数载流子，热激发形成的自由电子是少数载流子。自由电子多数载流子（简称多子）空穴少数载流子（简称少子）2021/7/317*无论是P型半导体还是N型半导体都是中性的，对外不显电性。*多数载流子的数量由掺入的

5、杂质的浓度决定，掺杂浓度越高多数载流子的数量越多。*少数载流子数量是热激发而产生的，其数量的多少决定于温度。掺杂半导体小结2021/7/3183．PN结及其单向导电性PN结的形成*如果载流子浓度分布不均匀，载流子将会从浓度高的区域向浓度低的区域运动，这种运动称为扩散运动。*载流子在电场作用下的定向运动称为漂移运动。*将一块半导体的一侧掺杂成P型半导体，另一侧掺杂成N型半导体，在两种半导体的交界面处将形成一个特殊的薄层→PN结。2021/7/319多子扩散形成空间电荷区,产生内电场少子漂移促使阻止扩散与漂移

6、达到动态平衡形成一定宽度的PN结2021/7/3110①外加正向电压（也叫正向偏置）外加电场与内电场方向相反，内电场削弱，多子扩散运动大大超过少子漂移运动，形成较大的正向电流，这时称PN结处于导通状态。PN结的单向导电性2021/7/3111②外加反向电压（也叫反向偏置）外加电场与内电场方向相同，增强了内电场，多子扩散难以进行，少子在电场作用下形成反向电流I，因为是少子漂移运动产生的，I很小，这时称PN结处于截止状态。2021/7/31121.1.2半导体二极管一个PN结加上相应的电极引线并用管壳封装起来

7、，就构成了半导体二极管，简称二极管。半导体二极管按其结构不同可分为点接触型和面接触型两类。点接触型二极管PN结面积很小，结电容很小，多用于高频检波及脉冲数字电路中的开关元件。面接触型二极管PN结面积大，结电容也小，多用在低频整流电路中。1．半导体二极管的结构与符号2021/7/31132．半导体二极管的伏安特性曲线（1）正向特性(外加正向电压)外加正向电压较小时，外电场不足以克服内电场对多子扩散的阻力，PN结仍处于截止状态，电流为零。正向电压大于死区电压后，正向电流随着正向电压增大迅速上升。通常死区电压硅

8、管约为0.5V，锗管约为0.2V。外加反向电压时，PN结处于截止状态，反向饱和电流IS很小。反向电压大于击穿电压VBR时，反向电流急剧增加。（2）反向特性(外加反向电压)2021/7/3114式中IS为反向饱和电流，V为二极管两端的电压降，VT=kT/q称为温度的电压当量，k为玻耳兹曼常数，q为电子电荷量，T为热力学温度。对于室温（相当T=300K），则有VT=26mV。根据理论推导，二极管的伏安特性曲线可用下式表示:2021