东北大学电子技术课件第一章.ppt

教 学 要 求 1）成绩分布：实验成绩20分，平时成绩10分，卷面70分。 2）听课要求：认真听课，做笔记，及时复习。 3）作业要求：每章有作业 4）实验要求：有预习报告，认真实验，做实验报告。 基本内容 可编程控制器（PLC）原理及应用 1、半导体器件 2、基本放大电路（以三极管为核心)、交流放大。 3、多级放大电路 4、运算放大器（直流放大） 6、整流电路和直流稳压电源 7、晶闸管及其应用 8、门电路和组合逻辑电路 9、触发器和时序逻辑电路 电子技术 东北大学信息科学与工程学院 Northeastern University 主要内容 半导体器件 整流电路和直流稳压电源 第1章 半导体器件 内容主要有： 半导体的导电性能 PN结的形成及单向导电性 半导体器件的结构、工作原理、工作特性、参数 半导体器件主要包括： 半导体二极管（包括稳压管） 三极管 1.1 半导体基础知识 1. 半导体 物质根据其导电性能分为 导体：导电能力良好的物质。 绝缘体：导电能力很差的物质。 半导体：是一种导电能力介于导体和绝缘体之 间的物质，如硅、锗、硒、砷化镓及一些硫化物和氧化物。 1.半导体 半导体的导电能力具有独特的性质。 ①温度升高时，纯净的半导体的导电能力显著增加； ②在纯净半导体材料中加入微量的“杂质”元素，它的电导率就会成千上万倍地增长； ③纯净的半导体受到光照时，导电能力明显提高。 2.本征半导体（Intrinsic Semiconductor） 原子的组成： 带正电的原子核；若干个围绕原子核运动的带负电的电子； 且整个原子呈电中性。 半导体器件的材料： 硅（Silicon-Si）：四价元素，硅的原子序数是14，外层有4个电子。 锗（Germanium-Ge）：也是四价元素，锗的原子序数是32，外层也是4个电子 2.本征半导体 简化原子结构模型如图简化形式。 2.本征半导体 共价键:由相邻两个原子各拿出一个价电子组成价电子对所构成的联系。 2.本征半导体 2.本征半导体 2.本征半导体 在本征半导体中，激发出一个自由电子，同时便产生一个空穴。电子和空穴总是成对地产生，称为电子空穴对。 半导体中的载流子 自由电子 空穴（Hole） 空穴和自由电子同时参加导电，是半导体的重要特点 空穴带正电荷。 2.本征半导体 由于空穴带正电荷，且可以在原子间移动，因此，空穴是一种载流子。 半导体中有两种载流子：自由电子载流子（简称电子）和空穴载流子（简称空穴），它们均可在电场作用下形成电流。 2.本征半导体 半导体由于热激发而不断产生电子空穴对，那么，电子空穴对是否会越来越多，电子和空穴浓度是否会越来越大呢？ 实验表明，在一定的温度下，电子浓度和空穴浓度都保持一个定值。 半导体中存在 载流子的产生过程 载流子的复合过程 综上所述： (1)半导体中有两种载流子：自由电子和空穴，电子带负电，空穴带正电。 (2)本征半导体中，电子和空穴总是成对地产生。 (3)半导体中，同时存在载流子的产生和复合过程。 注意 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差； 温度愈高， 载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。 3. N型半导体和P型半导体 本征半导体的电导率很小，而且受温度和光照等条件影响甚大，不能直接用来制造半导体器件。 本征半导体的物理性质：纯净的半导体中掺入微量元素，导电能力显著提高。 掺入的微量元素——“杂质”。 掺入了“杂质”的半导体称为“杂质”半导体。 ① N型半导体 在本征半导体中加入微量的五价元素，如：砷、磷、锑，可使半导体中自由电子浓度大为增加，形成N型半导体。 掺入的五价杂质原子占据晶格中某些硅（或锗）原子的位置。如图所示。 ① N型半导体 ① N型半导体 杂质半导体中仍有本征激发产生的少量电子空穴对。 自由电子的数目高，故导电能力显著提高。 把这种半导体称为N型半导体，其中的电子称为多数载流子（简称多子），空穴称为少数载流子（简称少子）。 在N型半导体中自由电子数等于正离子数和空穴数之和，自由电子带负电，空穴和正离子带正电，整块半导体中正负电荷量相等，保持电中性。 ② P型半导体 在本征半导体中加入微量的三价元素，如：硼、铝，可使半导体中的空穴浓度大为增加，形成P型半导体。 综上所述： (1)本征半导体中加入五价杂质元素，便形成N型半导体。N型半导体中，电子是多数载流子，空穴是少数