半导体器材.pptVIP

* 海南风光 10.1半导体的基础知识，P型硅，N型硅 10.2 PN结及半导体二极管 10.3 稳压二极管 10.4 三极管 第10章 半导体器件 清华大学电机系电工学教研室 唐庆玉 编 10.1.1 本征半导体 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。 Si 硅原子 Ge 锗原子 §10.1 半导体的基本知识 硅和锗的共价键结构 共价键共 用电子对 +4 +4 +4 +4 +4表示除去价电子后的原子 完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为本征半导体。本征半导体的导电能力很弱。 10.1.2杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。 N型半导体（主要载流子为电子，电子半导体） P型半导体（主要载流子为空穴，空穴半导体） N型半导体 多余电子 磷原子 硅原子 + N型硅表示 Si P Si Si 硅或锗 +少量磷? N型半导体 空穴 P型半导体 硼原子 P型硅表示 Si Si Si B 硅原子 空穴被认为带一个单位的正电荷，并且可以移动 硅或锗 +少量硼? P型半导体 杂质半导体的示意表示法 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － P型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N型半导体 10.2.1 PN 结的形成 在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN结。 §10.2 PN结及半导体二极管 P型半导体 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － N型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 扩散运动 内电场E 漂移运动 空间电荷区 PN结处载流子的运动 扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。 漂移运动 P型半导体 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － N型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 扩散运动 内电场E PN结处载流子的运动 内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。 漂移运动 P型半导体 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － N型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 扩散运动 内电场E PN结处载流子的运动 所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。 10.2.2 PN结的单向导电性 PN结加上正向电压、正向偏置的意思都是： P区加正、N区加负电压。 PN结加上反向电压、反向偏置的意思都是： P区加负、N区加正电压。 PN结正向偏置 － － － － + + + + 内电场减弱，使扩散加强， 扩散?飘移，正向电流大 空间电荷区变薄 P N + _ 正向电流 PN结反向偏置 － － － － + + + + 空间电荷区变厚 N P + _ + + + + － － － － 内电场加强，使扩散停止， 有少量飘移，反向电流很小 反向饱和电流 很小，?A级 10.2.3 半导体二极管 (1)、基本结构 PN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。 P N P N 符号 阳极 阴极 (2)、伏安特性 U I 导通压降: 硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。 反向击穿电压U(BR) 死区电压 硅管0.5V,锗管0.2V。 U I E + - 反向漏电流 （很小，?A级） （3）静态电阻Rd ，动态电阻 rD UQ IQ US + - R 静态工作点Q（UQ ，IQ ） （3）静态电阻Rd ，动态电阻 rD 静态电阻 ：Rd=UQ/IQ （非线性） 动态电阻： rD =?UQ/ ? IQ 在工作点Q附近，动态电阻近似为线性，故动态电阻又称为微变等效电阻 i u IQ UQ Q ?IQ ?UQ 例1：二极管：死区电压=0 .5V，正向压降 ＝0.7V(硅二极管) 理想二极管：死区电压=0 ，正向压降=0 RL ui uO ui uo t t 二极管半波整流 例2：二极管的应用(设RC时间常数很小） R RL ui uR uo t t t ui uR uo C §10.3 稳压二极管 IZm