最新模拟电子技术教学讲义ppt.ppt

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1、模拟电子技术本节重点内容:1.1半导体二极管半导体的基本知识PN结的单向导电性半导体二极管的结构半导体二极管的伏安特性半导体二极管主要参数。2021/8/221.物质的导电性自然界的物体按其导电能力的强弱可分为导体、半导体和绝缘体三大类。导体:电导率一般在105s/cm量级其内部存在大量的自由电子，导电能力很强。如铜、铝、银等。载流子：在电场作用下，能运载电荷形成电流的带电粒子。绝缘体:10-22~10-14s/cm其原子核对最外层电子的束缚力很大，常温下自由电子很少，因此导电能力很差。如云母、塑

2、料、橡皮等，1.1.1半导体的基本知识2021/8/23这样，每个原子的每一个价电子除了受自身原子核的束缚外，还受到共价键的束缚，因此，每个价电子都处于较为稳定的状态。但是共价键的电子还不像绝缘体中的价电子被束缚的那样紧，在获得一定能量（比如光照和温升）后，即可挣脱束缚成为自由电子。温度越高，晶体中产生的自由电子越多。原来的位置留下一个空穴，自由电子带负电，失去价电子的原子成为正离子，好像空穴带正电和一样。2021/8/272）本征激发当电子挣脱共价键的束缚成为自由电子后，共价键就留下一个空位，这

3、个空位称为空穴，空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点。在本征半导体中，有一个自由电子，就有一个空穴，它们成对出现，称为电子空穴对。由于温度使本征半导体产生电子空穴对的现象称为热激发或本征激发。温度升高，电子和空穴的浓度将增加。本征激发产生的电子空穴对如图所示。2021/8/28本征激发+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子空穴本征激发产生的电子空穴对由于共价键中出现了空穴，在外电场或其他能源的作用下，相邻的价电子可以填补到这个空穴上，而在这个电子原来的位置上又留下新的空穴，

4、新的空穴又会被其相邻的其它价电子填补，如图所示。由此可见，在半导体中存在两种载流子：带负电的自由电子和带正电的空穴。这是半导体导电方式的最大特点，也是半导体与金属导体在导电机理上的本质差别。电子与空穴的移动2021/8/293.杂质半导体本证半导体在常温下两种载流子的浓度很低，导电性能差。如果在本征半导体中掺入某种微量元素（杂质）后，它的导电能力可增加几十万甚至几百万倍。在本征半导体中掺入五价的元素(磷、砷、锑)多余电子，成为自由电子自由电子+4+4+4+4+4+5+5+4+4+4+4+42021

5、/8/210根据掺入杂质的不同，杂质半导体可分为两类：P型半导体和N型半导体。（1）P型半导体在本征半导体（硅或锗）中掺入微量硼（或其他三价元素），硼最外层有3个价电子，当硅晶体构成共价键时，将因缺少一个电子而形成一个空穴，如图所示。在P型半导体中，空穴为多数载流子，而自由电子为少数载流子。控制掺入杂质的多少，可以控制空穴的数量。+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+3+3空穴空穴这样，在杂质半导体中形成大量空穴，空穴导电为这种杂质半导体的主要导电方式，故称这种杂质半导体为空穴型半导体

6、或P型半导体。P型半导体结构示意图2021/8/211（2）N型半导体在本征半导体（硅或锗）中掺入微量磷（或其他五价元素），磷最外层有5个价电子，当其构成共价键时，将多出一个价电子，多余的一个价电子很容易挣脱磷原子的束缚而成为自由电子，如图所示。于是，在杂质半导体中的自由电子数目大大增加，自由电子导电为这种杂质半导体的主要导电方式，故称这种杂质半导体为电子型半导体或N型半导体。在N型半导体中，自由电子为多数载流子，而空穴为少数载流子。控制掺入杂质的多少，可以控制自由电子的数量。N型半导体结构示意图

7、硅原子多余电子磷原子+4+4+4+4+4+4+4+4+52021/8/212由上述分析可知，无论是P型半导体还是N型半导体，虽然它们都有一种载流子占多数，但总体上仍然保持电中性。杂质半导体结构示意图如图所示。在外电场作用下，杂质半导体的导电能力有了较大的增强，但是它还没有实用价值。只有将两种杂质半导体做成PN结之后才能成为半导体器件。杂质半导体结构示意图（a）P型半导体（b）N型半导体自由电子++++++++++++N型半导体电子空穴对施主离子电子空穴对空穴受主离子P型半导体2021/8/213概

8、念：通过一定的生产工艺把半导体的P区和N区部分结合在一起，则它们的交界处就会形成一个具有单向导电性的薄层，称为PN结。PN结是构成各种半导体器件的基础。1．PN结的形成（1）多子扩散形成空间电荷区当P型和N型半导体结合在一起时，由于交界面两侧载流子浓度的差别，N区的电子必然向P区扩散，P区的空穴也要向N区扩散，即发生多数载流子的扩散运动，如图（a）所示。多子被复合消失，留下不能移动的离子形成空间电荷区。（2）内电场阻止扩散，促使少子漂移空间电荷区的出现形成内电场，N指向P。它阻止多