最新半导体器件的特性幻灯片.ppt

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1、半导体器件的特性半导体材料：物质根据其导电能力(电阻率)的不同，可划分导体、绝缘体和半导体。导体：ρ<10－4Ω/cm绝缘体：ρ>109Ω/cm半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间。典型的元素半导体有硅Si和锗Ge，此外，还有化合物半导体砷化镓GaAs等。1.1半导体的导电特性半导体的原子结构和简化模型元素半导体硅和锗共同的特点：原子最外层的电子（价电子）数均为4。1.1半导体的导电特性图1.1.1硅和锗的原子结构和简化模型半导体中的两种载流子：自由电子，空穴。两种载流子导电的差异：●自由电子在晶格中自由运动●空穴运动即价电子填补空穴的运动，始终在原子的共价键间运动。结论：1.

2、本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少；2．半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电；3．本征半导体导电能力弱，并与温度有关。1.1半导体的导电特性1.1.2杂质半导体的导电特性1.1半导体的导电特性+5+4+4+4+4+4电子为多数载流子空穴为少数载流子载流子数电子数一、N型半导体图1.1.4N型半导体正离子磷原子自由电子多数载流子少数载流子1.1半导体的导电特性+3+4+4+4+4+4电子—少子载流子数空穴数二、P型半导体空穴—多子图1.1.5P型半导体硼原子空穴负离子多数载流子少数载流子1.1半导体的导电特性小结本讲主要介绍了下列半导体的基本概念：本征半导体本征激发、空

3、穴、载流子杂质半导体P型半导体和N型半导体受主杂质、施主杂质、多子、少子1.2.1PN结的形成1.2PN结图1.2.1载流子的扩散运动图1.2.2PN结的形成过程：1.载流子的浓度差引起多子的扩散；2.复合使交界面形成空间电荷区；3.空间电荷区阻止多子扩散，引起少子漂移；4.扩散和漂移达到动态平衡。1.2PN结1.2.2PN结的单向导电性一、外加正向电压外电场使多子向PN结移动,中和部分离子使空间电荷区变窄，扩散运动加强，形成了一个流入P区的正向电流IF。二、外加反向电压外电场使少子背离PN结移动，空间电荷区变宽。漂移运动加强形成反向电流IR。1.2PN结单向导电性：正偏导通，

4、呈小电阻，电流较大;反偏截止，电阻很大，电流近似为零。1.2PN结小结本讲主要介绍了以下基本内容：PN结形成：扩散、复合、空间电荷区（耗尽层、势垒区、阻挡层、内建电场）、漂移、动态平衡PN结的单向导电性：正偏导通、反偏截止1.2PN结1.3.1二极管的结构及符号构成：PN结+引线+管壳=二极管符号：＋－分类：按材料分硅二极管锗二极管按结构分点接触型面接触型平面型1.3二极管1.3二极管点接触型正极引线触丝N型锗片外壳负极引线负极引线面接触型N型锗PN结正极引线铝合金小球底座金锑合金正极引线负极引线集成电路中平面型PNP型支持衬底1.3.2二极管的伏安特性一、PN结的伏安特性

5、1.3二极管：温度的电压当量:玻耳兹曼常数：热力学温度:电子的电量室温时：正向特性反向特性反向击穿击穿电压反向饱和电流二、实际二极管的伏安特性1.3二极管：门限电压（开启电压）实际二极管伏安特性和PN结伏安特性略有差别三、理想二极管的特性若二极管的正向压降远小于和它串联的电压，反向电流远小于和它并联的电流，可用理想二极管来等效二极管。理想二极管的门限电压和正向压降均为零，反偏时反向电流也为零。1.3二极管二极管的理想等效模型1.3.3二极管的主要参数1、最大正向电流IFM：二极管长期工作运行通过的最大正向平均电流。2、反向峰值电压VRM：为保证管子安全工作，通常取为击穿电压的一

6、半。3、反向直流电流IR(sat)：是管子未击穿时反向直流电流的数值。4、最高工作频率fM：是二极管具有单向导电性的最高工作频率。1.3二极管1.3.4稳压二极管一、稳压二极管的稳压特性具有陡峭的反向击穿特性，工作在反向击穿状态。1.3二极管符号和特性曲线VZ：反向击穿电压，即稳压管的稳定电压。rZ=ΔVZ/ΔIZ：稳压管的动态电阻，越小稳压性能越好。二、稳压管的参数1、稳定电压VZ2、稳定电流IZ：3、动态电阻rZ：4、最大稳定电流IZmax和最小稳定电流IZmin1.3二极管1.3.5二极管电路一、限幅电路1.3二极管1.3二极管二、稳压电路当负载RL不变而输入电压增加时，

7、当输入电压不变而负载RL减小时，稳压管控制电流，使总电流改变或保持不变，并通过限流电阻产生调压作用，使输出电压稳定。稳压条件：例1.3.1题：当负载最小时，输出电流最大。这时稳压管的电流也应大于其最小工作电流，可求得最大限流电阻。当负载最大时，输出电流最小，这时稳压管的电流也应小于其最大工作电流，可求得最小限流电阻。1.3二极管1.3二极管小结本讲主要介绍了以下基本内容：半导体二极管的构成和类型：点接触型、面接触型、平面型；硅管、锗管。半导体二极管的特性：与PN结基本相同。半导体二极管的参数