模拟电子技术PPT第1章 半导体器件.ppt
《模拟电子技术PPT第1章 半导体器件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《模拟电子技术PPT第1章 半导体器件.ppt(45页珍藏版)》请在文库网上搜索。
1、1第一章第一章 半导体半导体器件器件 1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 1.2 PN结及半导体二极管结及半导体二极管 1.3 半导体三极管半导体三极管 (BJT)21.1 半导体的基本知识半导体的基本知识半导体材料半导体材料半导体材料半导体材料 根据物体导电能力根据物体导电能力根据物体导电能力根据物体导电能力(电阻率电阻率电阻率电阻率)的不同来划分导体、绝缘的不同来划分导体、绝缘的不同来划分导体、绝缘的不同来划分导体、绝缘体和半导体。典型的半导体有体和半导体。典型的半导体有体和半导体。典型的半导体有体和半导体。典型的半导体有硅硅硅硅SiSiSiSi和和和和锗锗锗锗GeGeGeGe以及以
2、及以及以及砷化镓砷化镓砷化镓砷化镓GaAsGaAsGaAsGaAs等。等。等。等。1.1.1 1.1.1 本征半导体本征半导体本征半导体本征半导体现代电子学中,用的最多的半导体是硅和锗,它现代电子学中,用的最多的半导体是硅和锗,它现代电子学中,用的最多的半导体是硅和锗,它现代电子学中,用的最多的半导体是硅和锗,它们的最外层电子(价电子)都是四个们的最外层电子(价电子)都是四个们的最外层电子(价电子)都是四个们的最外层电子(价电子)都是四个。完全纯净的、完全纯净的、完全纯净的、完全纯净的、结构完整的半导体晶体结构完整的半导体晶体结构完整的半导体晶体结构完整的半导体晶体,称为,称为,称为,称为本征
3、半导体。本征半导体。本征半导体。本征半导体。GeSi31.1 半导体的基本知识半导体的基本知识半导体的共价键结构特点半导体的共价键结构特点半导体的共价键结构特点半导体的共价键结构特点1.1.1 1.1.1 本征半导体本征半导体本征半导体本征半导体电子空穴对电子空穴对电子空穴对电子空穴对由热激发而产生的自由电子和空穴对。由热激发而产生的自由电子和空穴对。由热激发而产生的自由电子和空穴对。由热激发而产生的自由电子和空穴对。两种载流子两种载流子两种载流子两种载流子41.1.1 1.1.1 本征半导体本征半导体本征半导体本征半导体重要概念重要概念重要概念重要概念两种载流子两种载流子两种载流子两种载流子
4、带负电的带负电的带负电的带负电的自由电子和带正电的空穴自由电子和带正电的空穴自由电子和带正电的空穴自由电子和带正电的空穴.空穴空穴空穴空穴共价键中的空位共价键中的空位共价键中的空位共价键中的空位。电子空穴对电子空穴对电子空穴对电子空穴对由热激发由热激发由热激发由热激发而产生的自由电子和空穴对而产生的自由电子和空穴对而产生的自由电子和空穴对而产生的自由电子和空穴对。载流子浓度载流子浓度载流子浓度载流子浓度与温度和光照有关与温度和光照有关与温度和光照有关与温度和光照有关。n ni i:本征半导体电子浓度本征半导体电子浓度本征半导体电子浓度本征半导体电子浓度;p pi i:本征半导体空穴浓度本征半导
5、体空穴浓度本征半导体空穴浓度本征半导体空穴浓度 n ni i=p pi i1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识5 在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质,可在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质,可在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质,可在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质,可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为三价或五价
6、元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半杂质半杂质半杂质半导体导体导体导体。N N型半导体型半导体型半导体型半导体掺入五价杂质元素(如磷)的半导体。掺入五价杂质元素(如磷)的半导体。掺入五价杂质元素(如磷)的半导体。掺入五价杂质元素(如磷)的半导体。P P型半导体型半导体型半导体型半导体掺入三价杂质元素(如硼)的半导体。掺入三价杂质元素(如硼)的半导体。掺入三价杂质元素(如硼)的半导体。掺入三价杂质元素(如硼)的半导体。1.1.2 1.1.2 杂质半导体杂质半导体杂质半导体杂质半导体1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识6(1 1)N N型半导体型半导体型半导体型半导体 (掺入掺入掺入掺入五价杂
7、质原子五价杂质原子五价杂质原子五价杂质原子)在在在在N N型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中自由自由自由自由电子是多数载流子,电子是多数载流子,电子是多数载流子,电子是多数载流子,它主要由它主要由它主要由它主要由杂质原子提供杂质原子提供杂质原子提供杂质原子提供;空穴是少数载流子空穴是少数载流子空穴是少数载流子空穴是少数载流子,由热激发形成。由热激发形成。由热激发形成。由热激发形成。由于五价杂质原子由于五价杂质原子由于五价杂质原子由于五价杂质原子可提供自由电子,因此可提供自由电子,因此可提供自由电子,因此可提供自由电子,因此也称为也称为也称为也称为施主杂质施主杂质施主杂质施主杂质。电子空穴
8、对电子空穴对电子空穴对电子空穴对由由由由热激发而产生的自由电热激发而产生的自由电热激发而产生的自由电热激发而产生的自由电子和空穴对子和空穴对子和空穴对子和空穴对。7(2 2)P P型半导体型半导体型半导体型半导体 (三价杂质原子三价杂质原子三价杂质原子三价杂质原子)在在在在P P型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中空穴是多数载流子,空穴是多数载流子,空穴是多数载流子,空穴是多数载流子,它主要由杂质原它主要由杂质原它主要由杂质原它主要由杂质原子提供子提供子提供子提供;电子是少数载流子电子是少数载流子电子是少数载流子电子是少数载流子,由热激发形成。由热激发形成。由热激发形成。由热激发形成。三价
9、杂质原子可提供三价杂质原子可提供三价杂质原子可提供三价杂质原子可提供空穴空穴空穴空穴可可可可接受自由电子,空穴很容易俘接受自由电子,空穴很容易俘接受自由电子,空穴很容易俘接受自由电子,空穴很容易俘获电子因此也称为获电子因此也称为获电子因此也称为获电子因此也称为授主杂质授主杂质授主杂质授主杂质。电子空穴对电子空穴对电子空穴对电子空穴对由热激发而由热激发而由热激发而由热激发而产生的自由电子和空穴对产生的自由电子和空穴对产生的自由电子和空穴对产生的自由电子和空穴对。空穴的运动空穴的运动空穴的运动空穴的运动8 PN PN结的形成结的形成结的形成结的形成 PNPN结的单向导电性结的单向导电性结的单向导电
10、性结的单向导电性 (理解理解理解理解)PNPN结的反向击穿结的反向击穿结的反向击穿结的反向击穿1.2 PN结及结及半导体二极管半导体二极管9PNPN结的形成结的形成结的形成结的形成扩散电流扩散电流扩散电流扩散电流:自由电子与自由电子与自由电子与自由电子与空穴的浓度差产生的空穴的浓度差产生的空穴的浓度差产生的空穴的浓度差产生的多数载流子运动形成多数载流子运动形成多数载流子运动形成多数载流子运动形成扩散电流扩散电流扩散电流扩散电流.漂移电流漂移电流漂移电流漂移电流:电场作用下电场作用下电场作用下电场作用下产生的少数载流子运产生的少数载流子运产生的少数载流子运产生的少数载流子运动形成动形成动形成动形
11、成漂移电流漂移电流漂移电流漂移电流.扩散运动扩散运动扩散运动扩散运动漂移运动漂移运动漂移运动漂移运动 N N型半导体型半导体型半导体型半导体 (施主杂质施主杂质施主杂质施主杂质)P P型半导体型半导体型半导体型半导体 (受主杂质受主杂质受主杂质受主杂质)1.2.1 PN结的形成结的形成10 因浓度差因浓度差 空间电荷区形成内电场空间电荷区形成内电场 促使少子漂移促使少子漂移 阻止多子扩散阻止多子扩散 最后最后,多子的多子的扩散扩散和少子的和少子的漂移漂移达到达到动态平衡动态平衡。对于对于P型半导体和型半导体和N型半导体结合面,带电型半导体结合面,带电离子薄层形成的离子薄层形成的空间电荷区空间电
12、荷区称为称为PN结结。在空间电荷区,由于缺少多子,所以也称在空间电荷区,由于缺少多子,所以也称耗耗尽层尽层。多子的扩散运动多子的扩散运动由由杂质离子形成空间电荷区杂质离子形成空间电荷区 11 当外加电压使当外加电压使当外加电压使当外加电压使PNPN结中结中结中结中P P区的电位高于区的电位高于区的电位高于区的电位高于N N区的电位,称区的电位,称区的电位,称区的电位,称为加为加为加为加正向电压正向电压正向电压正向电压,简称,简称,简称,简称正偏正偏正偏正偏;反之;反之;反之;反之称为加称为加称为加称为加反向电压反向电压反向电压反向电压,简称简称简称简称反偏反偏反偏反偏。(1)PN(1)PN结加
13、正向电压时结加正向电压时结加正向电压时结加正向电压时PNPN结的伏安特性结的伏安特性结的伏安特性结的伏安特性iD+-vD01.2.2 PN结的单向导电性结的单向导电性12 当外加电压使当外加电压使当外加电压使当外加电压使PNPN结中结中结中结中P P区的电位高于区的电位高于区的电位高于区的电位高于N N区的电位,称为区的电位,称为区的电位,称为区的电位,称为加加加加正向电压正向电压正向电压正向电压,简称,简称,简称,简称正偏正偏正偏正偏;反之;反之;反之;反之称为加称为加称为加称为加反向电压反向电压反向电压反向电压,简称简称简称简称反偏反偏反偏反偏。反偏反偏反偏反偏:截止截止截止截止(断开断开
14、断开断开)状态状态状态状态PNPN结的伏安特性结的伏安特性结的伏安特性结的伏安特性反向电压增强了内电场漂移扩散少子反向电压增强了内电场漂移扩散少子反向电压增强了内电场漂移扩散少子反向电压增强了内电场漂移扩散少子导电,因少子有限有很小的反向饱和电导电,因少子有限有很小的反向饱和电导电,因少子有限有很小的反向饱和电导电,因少子有限有很小的反向饱和电流流流流I Is s00 (2)PN(2)PN结加反向电压时结加反向电压时结加反向电压时结加反向电压时iD+-vD013热击穿热击穿热击穿热击穿不可逆不可逆不可逆不可逆 雪崩击穿雪崩击穿雪崩击穿雪崩击穿 齐纳击穿齐纳击穿齐纳击穿齐纳击穿 电击穿电击穿电击
15、穿电击穿可逆可逆可逆可逆 当当当当PNPN结的反向电压增加到结的反向电压增加到结的反向电压增加到结的反向电压增加到一定数值时,反向电流突然快一定数值时,反向电流突然快一定数值时,反向电流突然快一定数值时,反向电流突然快速增加,此现象称为速增加,此现象称为速增加,此现象称为速增加,此现象称为PNPN结的结的结的结的反反反反向击穿。向击穿。向击穿。向击穿。一般二极管工作在正向导通区或反向截止区一般二极管工作在正向导通区或反向截止区一般二极管工作在正向导通区或反向截止区一般二极管工作在正向导通区或反向截止区,但但但但稳压二极管工作在反向击穿区或正向导通区。稳压二极管工作在反向击穿区或正向导通区。稳压
16、二极管工作在反向击穿区或正向导通区。稳压二极管工作在反向击穿区或正向导通区。(3 3)PNPN结的反向击穿结的反向击穿结的反向击穿结的反向击穿141.1.势垒电容势垒电容势垒电容势垒电容C CT T 不能移动的正负杂质离子形成的不能移动的正负杂质离子形成的不能移动的正负杂质离子形成的不能移动的正负杂质离子形成的2.2.扩散电容扩散电容扩散电容扩散电容C CD D 正向电压时多数载流子在扩散过程中的电荷积累而产正向电压时多数载流子在扩散过程中的电荷积累而产正向电压时多数载流子在扩散过程中的电荷积累而产正向电压时多数载流子在扩散过程中的电荷积累而产生的生的生的生的3.PN3.PN结的电容结的电容结
17、的电容结的电容 C Cj j=C=CT T+C+CD D 正偏正偏正偏正偏:扩散电容起主要作用扩散电容起主要作用扩散电容起主要作用扩散电容起主要作用 反偏反偏反偏反偏 :势垒电容起主要作用势垒电容起主要作用势垒电容起主要作用势垒电容起主要作用 C Cj j C CD D C Cj jCCT T*1.2.3 PN结的电容效应结的电容效应15 半导体二极管的结构半导体二极管的结构半导体二极管的结构半导体二极管的结构 二极管的伏安特性二极管的伏安特性二极管的伏安特性二极管的伏安特性 二极管的参数二极管的参数二极管的参数二极管的参数 二极管基本电路及其分析方法二极管基本电路及其分析方法二极管基本电路及
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 模拟电子技术PPT第1章 半导体器件 模拟 电子技术 PPT