《模拟电路课件第一章》-精选·课件.ppt

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模拟电子电路 模拟电子技术 电子科学与工程学院 黄丽亚 考试成绩评定 平时 10% 期中 20% 期末 70% 1-1-2 杂质半导体(掺杂半导体) 在本征半导体中掺入微量的元素(称为杂质),会使其导电性能发生显著变化。————杂质半导体。 根据掺入杂质的不同,杂质半导体可分为N型半导体和P型半导体。 一、N型半导体 三、杂质半导体的载流子浓度 多子的浓度 在杂质半导体中,杂质原子所提供的多子数远大于本征激发的载流子数。 结论:多子的浓度主要由掺杂浓度决定。 小结 1.本征半导体通过掺杂,可以大大改变半导体内载流子的浓度,并使一种载流子多,另一种载流子少。 2.多子浓度主要取决于杂质的含量,它与温度几乎无关;少子的浓度则主要与本征激发有关,因而它的浓度与温度有十分密切的关系。 1-2 PN结 PN结是半导体器件的核心,可以构成一个二极管。 PN结加正向电压 外加的正向电压大部分降落在PN结区,方向与PN结内电场方向相反,削弱了内电场。 内电场对多子扩散运动的阻碍减弱,扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流,可忽略漂移电流的影响。 PN结呈现低阻性,有较大的正偏电流。 PN结加反向电压 外加的反向电压大部分降落在PN结区,方向与PN结内电场方向相同,加强了内电场。 内电场对多子扩散运动的阻碍增强,扩散电流大大减小。此时PN结区的少子在内电场作用下形成的漂移电流大于扩散电流,可忽略扩散电流。 PN结呈现高阻性。 在一定的温度条件下,由本征激发决定的少子浓度是一定的,故少子形成的漂移电流是恒定的,基本上与所加反向电压的大小无关,这个电流也称为反向饱和电流。 击穿的可逆性 电击穿是 可逆的(可恢复,当有限流电阻时)。 电击穿后如无限流措施,将发生热击穿现象。 热击穿会破坏PN结结构(烧坏) 热击穿是 不可逆 的。 一、直流电阻 图1-15 二极管电阻的几何意义 ID UD Q1 RD=UD / ID i u 0 Q2 (a)直流电阻RD 定义:是二极管所加直流电压UD与所流过直流电流ID之比。 1-3-2 二极管的主要参数 正向电阻:几百欧姆; 反向电阻:几百千欧姆; 二 、交流电阻 二极管在其工作状态(I DQ, UDQ)下的电压微变量与电流微变量之比。 i u 0 Q ?i ?u (b)交流电阻rD rD 的几何意义:Q(IDQ, UDQ)点处切线斜率的倒数。 掺入杂 质对本征半导体的导电性有很大 的影响,一些典型的数据如下: 1、T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: n = p =1.4×1010/cm3 3、本征硅的原子浓度: 4.96×1022/cm3 以上三个浓度基本上依次相差106/cm3 。 2、掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度: n=5×1016/cm3 杂质对半导体导电性的影响 思考题与习题 导体、半导体和绝缘体的区别和在电子线路以及集成电路制造中的作用? 说明半导体材料的特性及其应用 解释本征半导体、杂质半导体的区别? 解释N型半导体与P型半导体的区别? 为什么说这两种半导体仍然对外呈电中性? 解释杂质半导体的多子浓度和少子浓度各由何种因素决定的? P N 本征硅的一边做成P型半导体,一边做成N型半导体。交界处形成一个很薄的特殊物理层。——PN结 + + + + + + + + + + + + + + + P N 1.2.1 PN结的形成 由于扩散运动,使接触面附近的空穴和电子形成不能移动的负离子和正离子状态,这个区域称为空间电荷区(耗尽层)。 空间电荷区 内电场 UB 动态平衡 PN 结的形成步骤 扩散运动 离子电荷区形成 内电场建立 扩散运动 漂移运动 空间电荷区 (一定宽度) PN结 PN结很窄(几个到几十个 ?m)。 PN结又称为势垒区、阻挡层。 问题:达到动态平衡时,在 PN结流过的总电流为多少,方向是什么? 多子的扩散电流方向为从左到右,少子的漂移电流方向从右到左。两者在动态平衡时,大小相等,而方向相反,所以流过PN结的总电流为零。 多子扩散电流方向 少子漂移电流方向 P N 多子 少子 多子 少子 半导体中的电流 在导体中,载流子只有一种:自由电子。 在电场作用下,产生定向的漂移运动形成漂移电流。

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