半导体器件1(已修改).ppt

Chapter 1 半导体器件,1.1 半导体基础知识,自然界的物质，根据导电能力的强弱可分为： 导体（银、铜、铝等）：导电能力极强。 绝缘体（塑料、橡胶等）：基本不导电。 半导体（锗Ge、硅Si等）：导电能力介于两者之间。 半导体在现代科学技术中得到广泛应用。,111 本征半导体和杂质半导体,本征半导体 纯净半导体，其原子按一定规则排列成对称的晶体状态。-本征半导体 半导体中存在两种载流子： 带负电的自由电子和带正电的空穴。 两种载流子的同时存在，是半导体区别于导体的重要特点。,1. 本征半导体的结构,1.1.1 本征半导体及杂质半导体,硅和锗是四价元素，它们分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。,2. 电子空穴对 （两种载流子）观看动画1-01,半导体特性,本征半导体中，两种载流子成对出现，两者数量相等。但温度对其影响很大。 （热敏特性） 本征半导体中载流子总数很少，导电能力很差。如果掺入微量的某种合适的微量元素（掺杂），就可以使半导体的导电能力有很大提高。（掺杂效应）,杂质半导体,掺入杂质的半导体称为杂质半导体 根据所掺杂质的不同，可分为 P、N半导体。 在空穴半导体（P型半导体）中： 空穴-多数载流子；自由电子：少数载流子 N型半导体： 自由电子-多数载流子（多子）；空穴-少数载流子（少子）, N型半导体,在本征半导体中掺入五价杂质，则形成N型半导体。 电子为多数载流子，空穴为少数载流子，主要依靠电子导电。, P型半导体,在本征半导体中掺入三价杂质，则形成P型半导体。 空穴为多数载流子，电子为少数载流子， 主要依靠空穴导电。,1.1.2 PN结,（1）PN结的形成 将一块半导体的两边分别做成P型和N型 观看动画1-02,2PN结的单向导电特性,PN结的特性主要为单向导电性。如果PN结外加不同极性的电压； PN结便会呈现出不同的导电特性。 PN结上外加电压的方式通常称为偏置方式，所加电压称为偏置电压。 观看动画1-03,1.2.1 二极管的结构, 点接触型二极管,点接触型二极管的结面积很小，所以不能通过较大的电流；但结电容很小，所以适于做高频检波和脉冲数字电路里的开关元件。,1.2 半导体二极管,1.2.1 二极管的结构, 面接触型二极管,1.2 半导体二极管,面接触型二极管的PN结面积大，可承受较大的电流，适用于整流电路；但结电容也大，不宜用于高频电路。,1.2.2 二极管的伏安特性,1正向特性,当正向电压较小时，外电场不足以克服内电场的作用，正向电流几乎为零，二极管截止；当正向电压超过某一数值时，才有明显的正向电流，这时二极管导通。,一般硅管死区电压约为0.5V，锗管为0.2V。 当外加电压大于死区电压时，内电场被削弱，电流增长很快。 正常工作情况下，锗管导通电压为0.20.3V；硅管0.6-0.7V,1.2.2 二极管的伏安特性,2反向特性,当反向电压小于击穿电压时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流称反向饱和电流；当反向电压大于击穿电压时，反向电流急剧增加，这时二极管反向击穿。,1.2.2 二极管的伏安特性,3温度对二极管伏安特性曲线的影响,4晶体二极管电路的分析, 二极管电阻,直流电阻,交流电阻,在实际工作中，常常将二极管的伏安特性在正常工作范围内的部分近似化或理想化 .,把二极管看成理想元件 。 1. 加正向电压时，二极管导通. 正向电压降和正向电阻=0，二极管相当于短路； 2.加反向电压时，二极管截止. 反向电流=0，反向电阻等于无穷大。二极管相当于开路。,1.2.3 二极管的参数（自学）,最大整流电流 ：,二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。,最高反向工作电压 ：,二极管工作时允许外加的最大反向电压。,反向电流 ：,二极管未击穿时的反向电流。,最高工作频率 ：,二极管工作时的上限频率。,解：,1.3.1 三极管的结构,1.3 半导体三极管,三极管具有电流放大作用的内部条件是：, 基区做得很薄，而且掺杂浓度低。, 发射区的掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度。, 集电区比发射区体积大，且掺杂浓度低。,1.3 半导体三极管,1.3.1 三极管的结构,1.3.2 三极管的工作原理,1.3 半导体三极管,三极管具有电流放大作用的外部条件是：,1、发射结加正向电压；,2、集电结加反向电压。,1.3.2 三极管的工作原理 （观看动画1-04）,2电流分配关系,3共射极直流电流放大系数,4共射极交流电流放大系数,1.3 半导体三极管,1.3.2 三极管的工作原理,1.3.3 三极管的特性曲线,1输入特性曲线,1.3 半导体三极管,2. 输出特性曲线,1.3 半导体三极管,1.3.3 三极管的特性曲线,可观看动画1-05,由输出特性曲线可以分为三个区域：, 放大区,1.3 半导体三极管,1.3.3 三极管的特性曲线, 截止区, 饱