半导体基本器件及其应用电路综述.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 2PN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半导体材料及导电特性 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 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 intrinsicsemiconductor 返回 二 本征激发和两种载流子 返回 三 本征载流子 intrinsiccarrier 浓度 返回 1 1 2杂质半导体 donorandacceptorimpurities 返回 一 N型半导体 NTypesemiconductor 5 返回 二 P型半导体 Ptypesemiconductor 返回 三 杂质半导体中的载流子浓度 本征半导体中载流子由本征激发产生 ni pi 掺杂半导体中 NorP 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No pnNA np 返回 1 1 3漂移电流与扩散电流 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 driftcurrent 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 二 扩散电流 diffusioncurrent 返回 1 2PN结原理 1 2 2空间电荷区特点 1 2 1PN结的形成及特点 返回 1 2PN结原理 返回 1 2 1PN结的形成及特点 一PN结的动态平衡过程和接触电位 热平衡 动态平衡 返回 1 2 2空间电荷区特点 返回 1 3晶体二极管及应用 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 1晶体二极管的伏安特性引言 返回 1 3 5稳压管 1 3 6PN结电容 1 3 7PN结的温度特性 1 3 8二极管主要参数 1 3晶体二极管及应用 1 3 1晶体二极管的伏安特性 返回 1 正向偏置 正向电流 返回 2 反向偏置 反向电流 返回 二 伏安特性 返回 二 伏安特性 U BR U BR 返回 二 伏安特性 U BR U BR 二极管击穿后端电压几乎不变 具有稳压特性 返回 uD 忽略R上的电压 1 3 2二极管的电阻 返回 在低频工作时 CJ可忽略 电路仿真 1 3 3二极管的交流小信号等效模型 返回 ui ui 1 3 4二极管应用电路 1整流电路 ui 0 二级管截止 iD 0 uo 0 uo ui 0 二级管导通 uo ui 电路仿真 2二极管限幅电路 右图为双向的限幅电路 如果设 二极管的开启电压UON 0 7V 则有 ui UON时 D1和D2都截止 回路中的电流iD 0 uo ui 如果 ui UON D1导通D2截止 回路中的电流 利用二极管正向稳压特性 uo UON 如果 ui UON D1截止D2导通 回路中的电流 uo UON 电路仿真 uo 返回 ui 1 3 4二极管应用电路 3二极管钳位电路 钳位电路是一种能改变信号的直流电压成分的电路 下图是一个简单的二级管钳位电路的例子 uc 2 5V uo 当ui0时 D截止 iD 0 回路无法放电 使电容C的电压保持uc ui 2 5V 而输出电压 uo ui