《微电子学概论》半导体物理和器件物理基础.ppt

7. PN结电容 第三十页，共六十九页。 8. 二极管的特性参数 正向压降 VF 正向电流 IF 击穿电压 VBR 反向（漏）电流 IR 结电容 CD 反向恢复时间 trr 第三十一页，共六十九页。 二极管特性参数的应用 正向电压 VF 正向电流 IF 击穿电压 VBR A B C 1.0 0.72 0.8 5 1 3 30 40 80 现要设计一个全桥整流电路，整流桥输入电压24VAC，负载最大功率40W，应选择上面的那种型号的二极管？并说明理由。 第三十二页，共六十九页。 双极晶体管 双极晶体管的结构 由两个相距很近的PN结组成： 分为：NPN和PNP两种形式 基区宽度远远小于少子扩散长度 发射区 收集区 基区 发射结 收集结 发射极 收集极 基极 第三十三页，共六十九页。 双极晶体管的两种形式：NPN和PNP 第三十四页，共六十九页。 双极晶体管的两种形式：NPN和PNP NPN c b e c b e PNP 第三十五页，共六十九页。 NPN晶体管工作时的偏置情况 第三十六页，共六十九页。 NPN晶体管的电流输运机制 正常工作时的载流子输运 相应的载流子分布 第三十七页，共六十九页。 NPN晶体管的电流输运 NPN晶体管的电流转换 电子流 空穴流 第三十八页，共六十九页。 NPN晶体管的几种组态 共基极 共发射极 共收集极 共基极 共发射极 共收集极 N N P 晶体管的共收集极接法 c b e 第三十九页，共六十九页。 晶体管的直流特性 1.共发射极的直流特性曲线 第四十页，共六十九页。 晶体管的直流特性 1.共发射极的直流特性曲线 三个区域： 饱和区 放大区 截止区 第四十一页，共六十九页。 2.共基极的直流特性曲线 晶体管的直流特性 第四十二页，共六十九页。 2.共基极的直流特性曲线 晶体管的直流特性 第四十三页，共六十九页。 晶体管的特性参数 1.晶体管的电流增益（放大系数） 共基极直流放大系数和交流放大系数?0 、 ? 两者的关系 共发射极直流放大系数交流放大系数?0、 ? 第四十四页，共六十九页。 2.晶体管的反向漏电流 Icbo：发射极开路时， 收集结的反向漏电流 晶体管的特性参数 第四十五页，共六十九页。 2.晶体管的反向漏电流 Iebo：收集极开路时， 发射结的反向漏电流 晶体管的特性参数 第四十六页，共六十九页。 2.晶体管的反向漏电流 Iceo ：基极极开路时， 收集极－发射极的 反向漏电流 晶体管的特性参数 第四十七页，共六十九页。 3.晶体管的击穿电压 BVcbo 晶体管的特性参数 第四十八页，共六十九页。 3.晶体管的击穿电压 Bvceo 晶体管的特性参数 第四十九页，共六十九页。 北京工商大学 计算机与信息工程学院 北京工商大学 计算机与信息工程学院 中大规模集成电路及应用 第二章 半导体物理和器件物理基础 第一页，共六十九页。 半导体物理和器件物理基础 半导体及其基本特性 半导体中的载流子 半导体的载流子输运 PN节与二极管 BJT双极晶体管 MOS场效应晶体管 第二页，共六十九页。 固体材料：超导体: 大于106(?cm)-1 导 体: 106~104(?cm)-1 半导体: 104~10-10(?cm)-1 绝缘体: 小于10-10(?cm)-1 什么是半导体？ 从导电特性和机制来分： 不同电阻特性 不同输运机制 第三页，共六十九页。 原子结合形式：共价键 晶体结构： 构 成 一 个正四面体，具有金刚石晶体结构 1、半导体的结构 第四页，共六十九页。 半导体的结合和晶体结构 金刚石结构 半导体有元素半导体，如：Si、Ge 化合物半导体，如：GaAs、InP、ZnS 第五页，共六十九页。 2. 半导体中的载流子 本征半导体：n=p=ni 第六页，共六十九页。 电子：Electron，带负电的导电载流子，是价电子脱离原子束缚 后形成的自由电子，对应于导带中占据的电子 空穴：Hole，带正电的导电载流子，是价电子脱离原子束缚 后形成的电子空位，对应于价带中的电子空位 第七页，共六十九页。 3. 半导体的能带 (价带、导带和带隙) 量子态和能级 固体的能带结构 原子能级 能带 第八页，共六十九页。 共价键固体中价电子的量子态和能级 共价键固体：成键态、反键态 原 子 能 级 反 成 键 态 成 键 态 第九页，共六十九页。 价带：0K条件下被电子填充的能量最高的能带 导带： 0K条件下未被电子填充的能量最低的能带 禁带：导带底与价带顶之间能带 带隙：导带底与价带顶之间的能量差 半导体的能带结构 导 带 价 带 Eg 第十页，共六十九页。 4.半