第章半导体器件.ppt

电子技术 电工学Ⅱ 2、半导体的导电特性 1）热敏性 与温度有关。温度升高，导电能力增强。 2）光敏性 与光照强弱有关。光照强，导电能力增强 3）掺杂性 加入适当杂质，导电能力显著增强。 3、常用半导体材料 1）元素半导体 如：硅、锗 2）化合物半导体 如：砷化镓 3）掺杂或制成其他化合物半导体的材料 如；硼、磷、铟、锑 说明 激发：价电子在外部能量作用下，脱离共价键成为自由电子的过程。 复合：电子填补空穴的过程 激发和复合成对产生成对消失 载流子：自由电子和空穴 本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。 温度越高，载流子的浓度越高。温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。 漂移运动：载流子在电场力的作用下的定向运动 自由电子向电源正极移动，空穴向负极移动。虽然电子、空穴的运动方向相反，但在外电路中形成电流却一致。 2、分类 1）按材料分：硅管和锗管 2）按结构分：点接触和面接触 3）按用途分：检波、整流、限幅…… 4）按频率分：高频和低频 3、光电耦合器 光电耦合器由发光管（发光二极管）、受光管（光电二极管或光电三极管）组成，封装于一体。 光电耦合器为单向传输器件，输入端加正向信号电压时，发光管发光，将光信号传送给受光管。受光管内阻减小，饱和导通，将接收到的光信号转换为电流从输出端输出，通过“电—光—电”的转换，实现输入输出电路上电气隔离，可消除噪音。 1.4 晶体三极管 一、结构、符号和分类 N N P 发射极 E 基极 B 集电极 C 发射结 集电结 — 基区 — 发射区 — 集电区 emitter base collector NPN 型 P P N E B C PNP 型 E C B E C B 两个结、三个区、三个极 E的箭头方向为发射结加正向电压时电流的方向 基本结构与分类 1、 B E C N N P 基极 发射极 集电极 1）基区：最薄，掺杂浓度最低 3）集电区：面积较大 2）发射区：掺 杂浓度最高 2、结构特点 3、分类： 1）按材料分： 硅管、锗管 4）按功率分： 小功率管 500 mW 2）按结构分： NPN、 PNP 3）按使用频率分： 低频管、高频管 大功率管 1 W 中功率管 0.5 ?1 W 半导体三极管图片 二、电流放大原理 1. 三极管放大的条件 内部 条件 发射区掺杂浓度高 基区薄且掺杂浓度低 集电结面积大 外部 条件 发射结正偏 集电结反偏 2. 放大电路的三种组态 ui uo C E B E C B ui uo E C B ui uo 共发射极 共集电极 共基极 3. 三极管内部载流子的传输过程 1) 发射区向基区注入多子电子， 形成发射极电流 IE。 I CN 多数向 BC 结方向扩散形成 ICN。 IE 少数与空穴复合，形成 IBN 。 I BN 基区空 穴来源 基极电源提供(IB) 集电区少子漂移(ICBO) I CBO IB IBN ? IB + ICBO 即： IB = IBN – ICBO 2)电子在基区扩散与复合 电子到达基区后 (基区空穴运动因浓度低而忽略) I CN IE I BN I CBO IB 3) 集电区收集扩散过 来的载流子形成集 电极电流 IC IC I C = ICN + ICBO PN 结 一、PN 结(PN Junction)的形成 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 (耗尽层) 空间电荷区特点: 无载流子， 阻止扩散进行， 利于少子的漂移。 内建电场 P 区 N 区 内电场 外电场 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。 IF 限流电阻 扩散运动加强形成正向电流 IF 。 IF = I多子 ? I少子 ? I多子 2. 外加反向电压(反向偏置) — reverse bias P 区 N 区 内电场 外电场 外电场使少子背离 PN 结移动， 空间电荷区变宽。 IR PN 结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大; 反偏截止，电阻很大，电流近似为零。 漂移运动加强形成反向电流 IR IR = I少子 ? 0 1)PN结正向偏置 － － － － + + + + 内电场 外电场 变薄 P N + _ 内电场被削弱， 多子的扩散加强 能够形成较大的