模拟电子技术基础 课件全套 （张菁） 第1--9章 常用半导体器件--- 直流稳压电源.ppt

内容概述

•常用的半导体器件

二极管、晶体管和场效应管

•讨论二极管、晶体管和场效应管的电路符号、工

作原理、特性曲线和主要参数等。

一、半导体物理的基本知识

半导体：指导电性能介于导体和绝缘体之间的物质

导体半导体绝缘体

电阻率ρ

10-6~10-410-2~1091010~1020

（Ωcm）

半导体材料：硅（Si）、锗（Ge）和砷化镓（GaAs）等

特点：（1）在外界光和热的刺激下，其导电能力会

增加（即ρ↓）

（2）在半导体中掺入微量杂质，也会使其导

电能力增加（即ρ↓）

1、本征半导体

•晶格：在本征半导体

中，原子按照一定的

间隔排列成有规律的

空间点阵。

•本征激发：共价键中

的价电子受到激发获

得能量，并摆脱共价

键的束缚成为“自由

电子”，并在原共价

键的位置上形成一个

“空穴”，这一过程称

为本征激发。

本征激发产生两种载流子——自由电子和空穴

2、杂质半导体

nP型半导体

---掺入少量的3价元素（如

硼、铟），即形成P型半导

体。

n受主杂质：3价杂质原子能

够接纳电子，称为受主杂质。

nP型半导体（空穴型半导体）

空穴--多数载流子

自由电子--少数载流子

•N型半导体

---掺入少量的5价元素，

（如磷、砷等）即形成N型

半导体。

•施主杂质：五价杂质原子

能够提供自由电子，称为

施主杂质。

•N型半导体中（电子型半导

体）

多数载流子---自由电子

少数载流子---空穴

Ø杂质半导体

•注意几点：

（1）无论是P型半导体还是N型半导体，对外均显

电中性；

（2）杂质半导体中，多子的浓度由掺杂决定。若

在N型半导体中再掺入适量的三价元素，可使其

转型为P型半导体；反之亦然。

二、PN结

1、PN结的形成

ØPN结的形成

n形成过程：浓度不同→多子扩散→产生内电场→少

子漂移→动态平衡。

n对称结和不对称结（P+N，PN+）。

2、PN结的单向导电性

•PN结外加正向电压的情况

扩散运动漂移运动

IF

总结：PN结正偏→外电场与内电场方向相反→扩散漂移→PN结变窄→有

利于扩散进行→产生较大的扩散电流I正→PN结正向导通→外部电源不断

提供电荷。

•PN结外加反向电压的情况

漂移运动扩散运动

IR

总结：PN结反偏→外电场与内电场方向相同→漂移扩散→PN结变厚

→有利于漂移进行→产生较小的漂移电流I反→PN结反向截止。

Ø总结：

综上所述，PN结外加正向电压时，外电场削弱内

电场，多子扩散占主导地位，正向电流较大，并随外加

电压的变化有显著变化；PN结外加反向电压时，外电

场加强内电场，少子漂移占主导地位，反向电流极小，

且不随外加电压变化。因此，PN结具有单向导电性。

简单地说，PN结单向导电性就是PN结的正向电阻

很小，反向电阻很大。

3、PN结的伏安特性

•PN结的电压与电流具有非线性关系，可以用下面公式来表达：

其中：u

iIeUT1

S

IS为反向饱和电流；UT=KT/q称为温度的电压当量或热电压，

在T=300K时，UT=26mV。

u、i的正方向：u的正方向为PN结正偏时的电压的方向，i的

方向是由P区流向N区。

•当u=0时，i=0；

u

•当u0时，且u26mV时，

iIeUT

即PN结加正向电压时，i随u呈S指数规律变化；

•当u0时，且|u|26mV时，i=-Is，即PN结加反向电压时，流

过PN结的电流为反向饱和电流。

ØPN结的伏安特性

•反向击穿特性

当加到PN