吉林师范大学信息技术学院《模拟电子技术》课件：模拟电子电路基础1.1.1.ppt

第一章 半导体基本器件及应用电路 1.1半导体材料及导电特性 1.1半导体材料及导电特性 1.1 .1 本征半导体 1.1 .1 本征半导体（intrinsic semiconductor） （二）本征激发和两种载流子 （三）本征载流子（intrinsic carrier）浓度 1. 1 . 2 杂质半导体（donor and acceptor impurities） （一）N型半导体（N Type semiconductor） （二）P型半导体（P type semiconductor） （三）杂质半导体中的载流子浓度 1. 1 . 3 漂移电流与扩散电流 (二）扩散 电 流（diffusion current） §1.2 PN结原理 §1.2 PN结原理 一PN结的动态平衡过程和接触电位 1.2 .2 空间电荷区特点： 1.3晶体二极管及应用 1.3 晶体二极管及应用 1. 正向偏置，正向电流 2. 反向偏置，反向电流 （二）伏安特性 （二）伏安特性 （二）伏安特性 1．3．2 二极管的电阻 1．3．3 二极管的交流小信号等效模型 1.3.4 二极管应用电路 1.3.4二极管应用电路 1．3．5 稳压管 1．3．6 PN结电容 1．3．7 PN结的温度特性： 1．3．8 二极管主要参数 返回 + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - R U U + + _ _ iR + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - C · CT UD uD rT CT 返回 * §1.1 半导体材料及导电特性 §1.2 PN结原理 §1.4 双极型晶体管 §1.3 晶体二极管及应用 返回 1.1 .1 本征半导体 1. 1 . 2 杂质半导体 1. 1 . 3 漂移电流与扩散电流 引言 返回 返回 返回 返回 E g a:空穴带正电量 b：空穴是半导体中所特有的带单位正电荷的粒子，与电子电量相等，符号相反 c：空穴在价带内运动，也是一种载流子。在外电场作用下可在晶体内定向移动 空穴： 自由电子载流子：带单位负电 空穴载流子 ：带单位正电 返回 本征激发 电子 空穴 E g 1 电子 空穴 随机碰撞 复合 （自由电子释放能量）电子空穴对消失 2 3 本征激发 动态平衡 复合 是电子空穴对的两种矛盾运动形式。 返回 3.3X1012分之一 返回 室温 T=300k + + + + +5 返回 - - - - 返回 本征半导体中载流子由本征激发产生：ni=pi 掺杂半导体中（N or P）→掺杂越多→多子浓度↑→少子浓度↓ 杂质半导体载流子由两个过程产生： 杂质电离→多子 本征激发→少子 由半导体理论可以证明，两种载流子的浓度满足以下关系： 1 热平衡条件：温度一定时，两种载流子浓度积之，等于本征浓度的平方。 N型半导体：若以nn表示电子（多子），pn表示空穴（少子） 则有 nn.pn=ni2 P型半导体：pp表示空穴（多子），np表示电子浓度（少子） Pp.np=ni2 2 电中性条件：整块半导体的正电荷量与负电荷量恒等。 N型： No表示施主杂质浓度，则：nn=No+pn P型： NA表示受主杂质浓度， Pp=NA+np 由于一般总有Nopn NAnp 所以有 N型：nn≈No 且： pn≈ ni2/ND P型：pp≈NA np≈ni2/NA 多子浓度等于掺杂浓度 少子浓度与本征浓度ni2有关， 与温度无关 随温度升高而增加，是半导体 元件温度漂移的主要原因 多子浓度 少子浓度 返回 半导体中有两种载流子：电子和空穴，这两种载流子的定向运动会引起导 电电流。 引起载流子定向运动的原因有两种： 由于电场而引起的定向运动――漂移运动。（漂移电流） 由于载流子的浓度梯度而引起的定向运动――扩散运动（扩散电流） （一）漂移电流（drift current） 在电子浓度为n,空穴浓度为p的半导体两端外加电压V，在电场E的作用下，空穴将沿电场方向运动，电子将沿与电场相反方向运动： E V ● ● ●