第10章半导体器件ppt课件.ppt

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1、电子技术基础模拟部分10~14章数字部分15~17章电路仿真第18章信号：信息的载体，随时间变化的某种物理量。电子信号信号:铃声——声信号，表示该上课了；红绿灯——光信号，指挥交通；电视机天线接收的声音，图像信息——电信号；信号按物理属性分为：电信号和非电信号。它们可以相互转换。电信号容易产生，便于控制，易于处理。本课程仅讨论电信号——简称“信号”。电信号的基本形式：随时间变化的电压或电流。描述信号的常用方法：（1）表示为时间的函数（2）信号的图形表示--波形tV信号的波形：电子信号v(t)=Vmsin(ωt+θ)ω/θ

2、T=2π/ω=1/fVm2π/ωtV信号的数学表达式：电子信号信号的频谱：信号幅值随频率变化的分布。方波波形tV方波频谱Vff03f05f0电子信号信号的频谱：信号幅值随频率变化的分布。电子信号方波波形信号按时间和幅度是否连续分为：模拟信号：时间和数值都连续数字信号：时间和数值不一定连续tV电子信号信号按时间和幅度是否连续分为：模拟信号：时间和数值都连续数字信号：时间和数值不一定连续tV电子信号10.3半导体二极管10.4特殊二极管10.5双极型晶体管10.2PN结及其单向导电性10.1半导体的基础知识第10章半导体器件

3、本章要求：1.理解PN结的单向导电性；2.了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；3.三极管的电流分配和电流放大作用。重点：PN结理论，二极管单向导电性，三极管的电流放大作用与开关作用。难点：三极管的电流放大作用。10.1半导体的基础知识半导体的导电特性：(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变(可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二

4、极管、光敏三极管等)。热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。10.1.1本征半导体完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。最多的半导体：硅（Si）14，锗（Ge）32。晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构共价健共价键中的两个电子，称为价电子。SiSiSiSi价电子SiSiSiSi价电子价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。本征半导体的导电机理这一现象称为本征激发。

5、空穴温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。自由电子在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流(1)自由电子作定向运动电子电流(2)价电子递补空穴空穴电流注意：(1)本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差，在半导体中，同时存在电子导电和空穴导电，这是与金属导电的本质区别；(2)温度愈高，载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。自由电子和空穴都称为

6、载流子。*自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。10.1.2杂质半导体掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或N型半导体。掺入五价元素SiSiSiSip+多余电子磷原子在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂质半导体。在中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。1.N型半导体N型半导体2.P型半导体掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半

7、导体的主要导电方式，称为空穴半导体或P型半导体。掺入三价元素SiSiSiSi在中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。B–硼原子接受一个电子变为负离子空穴无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。P型半导体1.在杂质半导体中多子的数量与（a.掺杂浓度、b.温度）有关。2.在杂质半导体中少子的数量与（a.掺杂浓度、b.温度）有关。3.当温度升高时，少子的数量（a.减少、b.不变、c.增多）。abc4.在外加电压的作用下，P型半导体中的电流主要是，N型半导体中的电流主要是。（a.电子电流、b.空穴电流）ba10.2PN

8、结及单向导电性10.2.1PN结的形成多子的扩散运动内电场少子的漂移运动浓度差P型半导体N型半导体内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。扩散的结果使空间电荷区变宽。空间电荷区也称PN结扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，空间电荷区的厚度固定不变。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++