最新模电课件1--常用半导体器件教学讲义PPT.ppt

《最新模电课件1--常用半导体器件教学讲义PPT.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、模电课件1--常用半导体器件作业1.21.31.81.9(2,6)1.12(b,c)1.141.15常用半导体器件1.1.1半导体基本知识*1.1.2半导体二极管1.1.3晶体三极管1.1.4场效应管1.1.5单结晶体管和晶闸管(自学）1.1.6集成电路中的元件（自学）硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构价电子是我们要研究的对象半导体的共价键结构硅晶体的空间排列硅和锗都是四价元素，它们的原子结构外层电子(价电子)数均为4个，价电子受原子核的束缚力最小，决定其化学性质和导电性能共价键表示两个共有价电子所形成的束

2、缚作用。T=0K且无外界激发，只有束缚电子，没有自由电子，本征半导体相当于绝缘体；T=300K，本征激发，少量束缚电子摆脱共价键成为自由电子，这种现象称为本征激发。1.1.1本征半导体本征半导体完全纯净、结构完整的半导体晶体。纯度：99.9999999%，“九个9”它在物理结构上呈单晶体形态。常用的本征半导体Si+14284Ge+3228184+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键内的电子称为束缚电子价带导带挣脱原子核束缚的电子称为自由电子价带中留下的空位称为空穴禁带EG外电场E自由电子定向移动形成

3、电子流束缚电子填补空穴的定向移动形成空穴流本征半导体1.本征半导体中有两种载流子—自由电子和空穴2.在外电场的作用下，产生电流—电子流和空穴流电子流自由电子作定向运动形成的与外电场方向相反自由电子始终在导带内运动空穴流价电子递补空穴形成的与外电场方向相同始终在价带内运动本征半导体空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点。用空穴移动产生的电流代表束缚电子移动产生的电流电子浓度ni=空穴浓度pi1.1.2杂质半导体杂质半导体掺入杂质的本征半导体。掺杂后半导体的导电率大为提高掺入三价元素如B、Al、In等，形成

4、P型半导体，也称空穴型半导体掺入五价元素如P、Sb等，形成N型半导体，也称电子型半导体杂质半导体P型半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4+3+3在本征半导体中掺入三价元素如B。自由电子是少子空穴是多子杂质原子提供因留下的空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质因而也称为受主杂质。由热激发形成杂质半导体N型半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5+5在本征半导体中掺入五价元素如P。自由电子是多子空穴是少子杂质原子提供由于五价元素很容易贡献电子，因此将其称为施主杂质。施主杂质因提供自由电子

5、而带正电荷成为正离子由热激发形成1.1.3PN结及其单向导电性P型半导体中含有受主杂质，在常温下，受主杂质电离为带正电的空穴和带负电的受主离子。N型半导体中含有施主杂质，在常温下，施主杂质电离为带负电的电子和带正电的施主离子。除此之外，P型和N型半导体中还有少数受本征激发产生的电子-空穴对，通常本征激发产生的载流子要比掺杂产生的载流子少得多。半导体中的正负电荷数相等保持电中性P区N区P区N区扩散运动载流子从浓度大向浓度小的区域扩散,称扩散运动。形成的电流成为扩散电流内电场内电场阻碍多子向对方的扩散即阻碍扩散

6、运动；同时促进少子向对方漂移，即促进了漂移运动扩散运动=漂移运动时达到动态平衡空间电荷区：由不能移动的带电粒子组成，集中在P区和N区的交界处1.PN结的形成内电场阻止多子扩散因浓度差多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区空间电荷区形成内电场内电场促使少子漂移扩散运动载流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漂移运动载流子在电场作用下的定向运动,称漂移运动,漂移运动产生漂移电流。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空间电荷区变窄，内电

7、场减弱扩散运动加强相等动态平衡1.PN结的形成VPN结的接触电位内电场的建立，使PN结中产生电位差。从而形成接触电位V接触电位V决定于材料及掺杂浓度硅：V=0.7锗：V=0.2内电场由于内电场的存在，电子要从N区到P区必须越过一个能量高坡，一般称为势垒，所以空间电荷区又称势垒区。2.PN结的单向导电性1.PN结加正向电压时的导电情况外电场方向与PN结内电场方向相反，削弱了内电场。于是内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响。PN结呈现低阻性。P区

8、的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；内外2.PN结加反向电压时的导电情况外电场与PN结内电场方向相同，增强内电场。内电场对多子扩散运动阻碍增强，扩散电流大大减小。少子在内电场的作用下形成的漂移电流加大。此时PN结区少子漂移电流大于扩散电流，可忽略扩散电流。PN结呈现高阻性P区的电位低于N区的电位，称为加反向电压，简称反偏；内外2.PN结的单向导电性由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。PN结加正向电