[工学]第1讲 导言常用半导体器件一.ppt

习题 1.1(1)(2) 1.2 1.5 * 教学内容与要求（32学时+实验16学时）学分：2.5 第一章 常用半导体器件 （4学时） 第二章 基本放大电路 （8学时） 第三章 多级放大电路 （4学时） 第四章 集成运算放大电路、信号的运算和处理 （4学时） 第五章 放大电路中的反馈 （4学时） 第六 章 波形的发生和信号的转换 （2学时） 第七章 功率放大电路 （2学时） 第八章 直流电源 （2学时） * 参考书目 《模拟电子技术基础》（第三版）清华大学电子学教研组编，童诗白、华成英主编，高等教育出版社，2001 《模拟电子技术基础》典型例题及习题解答 王正奎编著 聊大 《模拟电子技术简明教程》华成英主编，清华大学出版社2006 《模拟电子技术简明教程》（第二版）清华大学电子学教研组编，杨素行主编，高等教育出版社，1998 《模拟电子技术基础》，华中理工大学电子学教研室编，陈大钦主编，高等教育出版社，2000 《电子技术基础》（模拟部分）第四版，华中理工大学电子学教研室编，康华光主编：高等教育出版社，1999 《模拟电子技术常见题型解析及模拟题》张畴先 主编，西北工业大学出版社 * 第一讲 常用半导体器件（一） 半导体基础知识 本征半导体 杂质半导体 PN结 半导体二极管 半导体二极管的几种常见结构 二极管的伏安特性 二极管的主要参数 二极管的等效电路 稳压二极管 其它类型二极管 * 一、本征半导体 导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。 1、半导体 导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。 绝缘体－－惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导电。 半导体－－硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。 * 半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。例如： 当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。例如：室温下，在纯硅中参入百万分之一的硼，可以使硅的导电能力提高50万倍。 * 2、本征半导体的晶体结构 本征半导体：纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体 Ge Si 晶格：晶体中原子在空间形成排列整齐的点阵 * 由于热运动，具有足够能量的价电子挣脱共价键的束缚而成为自由电子(带负电) 自由电子的产生使共价键中留有一个空位置，称为空穴（带正电 ） 共价键 3、本征半导体中的两种载流子 电子与空穴成对出现，在电场下可以定向移动，形成电子电流和空穴电流 * 两种载流子 外加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电，且运动方向相反。由于载流子数目很少，故导电性很差。 运载电荷的粒子称为载流子。 温度升高，热运动加剧，载流子浓度增大，导电性增强。 热力学温度0K时不导电。 * 自由电子与空穴相碰时填补空穴，称为复合 一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高，热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对的浓度加大。 动态平衡 4、本征半导体中载流子的浓度 半导体在热激发下产生自由电子和空穴对的现象称为本征激发 理论分析表明，本征半导体载流子浓度为 温度升高时，载流子浓度按近似指数曲线升高，导电性能很差 * 二、杂质半导体 在本征半导体中掺入少量合适的杂质元素，改变导电特性1. N型半导体 磷（P） 杂质半导体主要靠多数载流子导电。掺入杂质越多，多子浓度越高，导电性越强，实现导电性可控。 自由电子为多数载流子，多子 杂质原子可以提供电子，称为施主原子 掺入五价元素（如磷） 空穴为少数载流子，少子 * 2. P型半导体 硼（B） 空穴为多数载流子，多子 杂质原子中空位吸收电子，称为受主原子 P型半导体主要靠空穴导电，掺入杂质越多，空穴浓度越高，导电性越强 掺入三价元素（如硼） 自由电子为少子 * 三、PN结的形成及其单向导电性 扩散运动 P区空穴浓度远高于N区。 N区自由电子浓度远高于P区。 扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面N区的自由电子浓度降低，产生内电场。 1.PN 结的形成 * 因电场作用所产生的运动称为漂移运动。 参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态平衡，就形成了PN结。空间电荷区也称为耗尽层 漂移运动 由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子，形成内电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P区、自由电子从P区向N 区运动。 * PN结加正向电压导通：正向偏置 耗尽层变窄，扩散运动加剧，由于