第1章半导体基础课件.ppt

光伏发电系统分为独立型与并网型。二者组成结构稍有不同，综合其共性，太阳能发电系统由太阳能电池板，控制器、蓄电池、逆变器等。 图1-19 太阳能电站 本章小结 在一块本征半导体的两侧通过扩散不同的杂质，分别形成N型半导体和P型半导体；P区和N区的电子经过一系列的运动，在交界处形成一个很薄的空间电荷区，这就是所谓的PN结。本章主要介绍： (1) 电子信息系统及其相关概念。 (2) 半导体及其PN结。PN结的形成过程；PN结的电容效应；PN结的单向导电性；PN结的击穿特性。 (3) 太阳能发电系统简介。 1.1电子信息系统 1.1.1电信号 电子信息系统中信息是以信号形式体现的。远古时代人们尝试过许多种方式传递信息的具体内容。最原始的信息媒介是光、声音。 1．信号与电信号 　　信号（signal）是反映信息的物理量，也是信息的表现形式。 电信号（electrical signal）是指随着时间而变化的电压或电流，在数学上是时间的函数。电子电路中的信号均为电信号，简称为信号。 图1-2 计算机输出的工人共进行对比测量的QT1心电图 2．数字信号 数字信号（digital signal）常指人为的抽象出来的在时间上不连续的脉冲信号。通常情况下数字信号幅度的取值是离散的，而且幅值被限制在有限个数值之内。 图1-3 数字信号-基带信号PSK调制前与解调后的时域波形 输入的数字基带信号为10011001011100011001000010101010 解调后的输出信号为10011001011100011001000010101010 3．模拟信号与数字信号的区别 通信电子信息系统数字信号与模拟信号对比见图1-4。 图1-4 数字模拟信号对比 ASK=amplitude shift keyin；FSK=frequency shift keying；PSK=phase shift keying 　　电子信息系统中模拟信号和数字信号之间需要相互转换：模拟信号一般通过脉码调制 PCM (pulse code modulation)方法量化为数字信号；数字信号一般通过对载波进行移相(phase shift)的方法转换为模拟信号。计算机技术、计算机局域网与城域网中均使用二进制数字信号，目前在计算机广域网中实际传送的则既有二进制数字信号，也有由数字信号转换而得的模拟信号。 1.1.3 电子信息系统组成 电子信息系统(electronic information system)指含有计算机化的信息并能提供存取的自动化系统。电子信息系统种类万千，就基本用途来说，实际上都是完成信息传递与信息功能实现。其共性骨干结构，即基本结构又是相同的。一般可分为4个层次： 图1-5 模拟通信系统模型 图 1-6现代电子信息系统组成 §1-2 半导体基础知识 1.2.1半导体：其导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质。其电阻率在10-3~109欧.米。 半导体具有某些特殊性质—外界条件改变，导电能力改变。 ：如压敏、热敏、光照及掺杂特性等。 1.2.2半导体材料：用于制造半导体器件的材料。 半导体管又称晶体管。按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。 (1) 元素半导体：常见的材料是锗（germanium-Ge）和硅（silcon-Si）； (2) 化合物半导体：Ⅲ-Ⅴ族化合物（砷化镓、磷化镓等）、Ⅱ-Ⅵ族化合物(硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物)以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）。 1.2.3 本征半导体 纯净的且具有完整晶体结构的半导体。天然的硅和锗经 提纯（99. 999%以上）即为本征半导体。 图1-7 硅和锗的晶体结构 3．本征半导体的导电机理分析 图1-8 PN结结构与形成过程示意图 1.3.2 PN结工作原理 － － － － + + + + P型半导体 － － － － － － － － － － － － N型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 扩散运动 内电场E 漂移运动 图1-9 PN结及其特性形成原因 ◆空间电荷区中没有载流子。 ◆空间电荷区中内电场阻碍P中的空穴、N区 中的电子（都是多子）向对方运动（扩散运动）。 ◆ P 区中的电子和 N区中的空穴（都是少），数量有限，因此由它们形成的电流很小。 注意: + _ － － － － + + + + R E 内电场 外电场 变薄 内电场被削弱，多子的扩散加强能够形成较大的扩散电流。 图1-10单向导电性 图1-11 图1-14 图1-1