半导体基本器件及应用电路.pptx

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§1.2PN结原理§1.3 晶体二极管及应用§1.4 双极型晶体管返回1.1半导体材料及导电特性引言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返回1.1半导体材料及导电特性返回1.1 .1 本征半导体返回1.1 .1 本征半导体（intrinsic semiconductor）返回（二）本征激发和两种载流子 E ga: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E g电子空穴1本征激发随机碰撞电子 空穴（自由电子释放能量）电子空穴对消失2复合 动态平衡复合 是电子空穴对的两种矛盾运动形式。3本征激发（三）本征载流子（intrinsic carrier）浓度 返回1. 1 . 2 杂质半导体（donor and acceptor impurities） 3.3X1012分之一返回室温T=300k++++（一）N型半导体（N Type semiconductor） +5返回----返回（二）P型半导体（P type semiconductor）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=ni2P型半导体：pp表示空穴（多子），np表示电子浓度（少子） Pp.np=ni22 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 返回（三）杂质半导体中的载流子浓度 E●●●●●○○○○●●●●●○○○○○○○○●●●●●○○○○○○○○●●●●●○○○○●●●●●V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：返回1. 1 . 3 漂移电流与扩散电流●●●●○○○○●●●●●●●●●●●●○○○○○○○○●●●●●●●●光照●●●●●●●●○○○○ N型半导体●●●●●●●●○○○○载流子浓度xn (x)热平衡值p (x)热平衡值x返回(二）扩散 电 流（diffusion current）§1.2PN结原理1.2.1 PN结的形成及特点1.2 .2 空间电荷区特点：返回§1.2PN结原理PNEPN+--++--+-++-+--+-+-+--++--+++-+---++--++-++-++---+-+--++-++-++--1.2.1 PN结的形成及特点返回一PN结的动态平衡过程和接触电位PNEPN++---++--+-++-+--+-+++---++-++---+-+--++++--++----++--+++--+++--消弱内建电场E热平衡（动态平衡）返回EPNρ电荷密度PN-++-+-+-E电场强度-+-+-++-+--+-++-+--+-++-φ电位qUФ内建电位势垒（电子势能）qUФ1.2 .2 空间电荷区特点：返回1.3晶体二极管及应用1．3．1晶体二极管的伏安特性引言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1．3．5 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E1.3 晶体二极管及应用PN-++-+-+-+--+-++-+--+-++-+--+-++-1.3.1 晶体二极管的伏安特性返回PN----++++----++++----++++----++++UiDRUiDiDiD