模电子技术的复习ppt课件

1、第 1 页1.1.2 n型半导体和p型半导体 1.1.3 pn结1.1.4 pn结的单向导电性 1.1.1 半导体的导电特性1.1 1.1 半导体基础知识和半导体基础知识和pnpn结结第1章上页下页返回第 2 页 完全纯净完全纯净的具有晶体的具有晶体结构的半导结构的半导体称为体称为本征本征半导体半导体 。它它具有共价键具有共价键结构。结构。 价电子价电子硅原子硅原子第1章上页下页返回1.1.1 半导体的导电特性导电特性第 3 页 在半导在半导体中，同体中，同时存在着时存在着电子导电电子导电和空穴导和空穴导电。空穴电。空穴和自由电和自由电子都称为子都称为载流子。载流子。它们成对它们成对出现，成出

2、现，成对消失。对消失。在常温下自由电子和空穴的形成在常温下自由电子和空穴的形成复合自由电子自由电子本征本征激发激发电 子空 穴电 子电 子电 子空 穴电 子电 子电 子电 子电 子第1章上页下页返回空穴空穴第 4 页 在通常情况下，本征半导体中载流在通常情况下，本征半导体中载流子的数量是极其微弱的，其导电能力很子的数量是极其微弱的，其导电能力很差。差。 当温度增加，或受其他能量的激励当温度增加，或受其他能量的激励（如光照），电子的运动加剧，载流子（如光照），电子的运动加剧，载流子的数目增加，导电性能也就愈好，所以的数目增加，导电性能也就愈好，所以温度对半导体器件的性能影响很大。温度对半导体器件

3、的性能影响很大。第 5 页原理图p自由电子自由电子结构图结构图磷原子磷原子正离子正离子p+ 在硅或锗中掺在硅或锗中掺入少量的五价元入少量的五价元素，如磷或砷、素，如磷或砷、锑，则形成锑，则形成n n型型半导体。半导体。多余价电子多余价电子少子少子多子多子正离子正离子在在n n型半导体中，电子是多子，空穴是少子。电子带负电：型半导体中，电子是多子，空穴是少子。电子带负电：negativenegative第1章上页下页 n n型半导体型半导体返回第 6 页 p p型半导体型半导体 在硅或锗中在硅或锗中掺入三价元素，掺入三价元素，如硼或铝、镓，如硼或铝、镓，则形成则形成p p型半导型半导体。体。原理

4、图原理图b b- 硼原子硼原子负离子负离子空穴空穴填补空位填补空位结构图结构图在在p p型半导体中，空穴是多子，电子是少子。型半导体中，空穴是多子，电子是少子。空 穴多子多子少子少子负离子负离子第1章上页下页 返回空穴带正电：空穴带正电：posotive第 7 页 用专门的制用专门的制造工艺在同一造工艺在同一块半导体单晶块半导体单晶上，形成上，形成p p型半型半导体区域和导体区域和n n型型半导体区域，半导体区域，在这两个区域在这两个区域的交界处就形的交界处就形成一个成一个pnpn结结 。p 区区n n 区区p区的空穴向区的空穴向n区扩散并与电子复合区扩散并与电子复合n区的电子向区的电子向p区

5、扩散并与空穴复合区扩散并与空穴复合空间电荷区空间电荷区内电场方向内电场方向 1.1. 1.1.3 第1章上页下页返回第 8 页空间电荷区空间电荷区内电场方向内电场方向 在一定条件下，多子扩散和少子漂移达到在一定条件下，多子扩散和少子漂移达到动态平衡动态平衡。p区区n区区多子扩散多子扩散少子漂移少子漂移第1章上页下页返回第 9 页 在一定条件下，多子扩散和少子漂移达到动态平衡，空间电荷区在一定条件下，多子扩散和少子漂移达到动态平衡，空间电荷区的宽度基本上稳定。的宽度基本上稳定。内电场阻挡多子的扩散运动，推动少子的漂移运动。内电场阻挡多子的扩散运动，推动少子的漂移运动。空间电荷区空间电荷区内电场方

6、向内电场方向pn多子扩散多子扩散少子漂移少子漂移结结 论论 ：在在pn结中同时存在多子的扩散运动和少子的漂移运动。结中同时存在多子的扩散运动和少子的漂移运动。第1章上页下页返回第 10 页p区区n区区内电场内电场外电场外电场ei空间电荷区变窄空间电荷区变窄 p p区的空穴进入空间电荷区区的空穴进入空间电荷区和一部分负离子中和和一部分负离子中和 n n区电子进入空间电荷区电子进入空间电荷 区和一部分正区和一部分正 离子中和离子中和扩散运动增强，形成较大的正向电流。扩散运动增强，形成较大的正向电流。第1章上页下页外加正向电压外加正向电压返回第 11 页外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走外

7、电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走空间电荷区变宽空间电荷区变宽 内电场内电场外电场外电场少子越过少子越过pn结形成结形成很小的反向电流很小的反向电流ire第1章上页下页 外加反向电压外加反向电压n区区p区区返回第 12 页由上述分析可知由上述分析可知：pn结具有结具有单向单向导电性导电性 即即在在pnpn结上加正向电压时，结上加正向电压时，pnpn结结电阻很低，正向电流较大。（电阻很低，正向电流较大。（pnpn结处结处于于导通导通状态）状态） 加反向电压时，加反向电压时，pnpn结电阻很高，反结电阻很高，反向电流很小。（向电流很小。（pnpn结处于结处于截止截止状态）状态）切记切记第1

8、章上页下页返回第 13 页1.2 1.2 半导体半导体二极管二极管表示符号表示符号 面接触型面接触型点接触型点接触型引线引线触丝触丝外壳外壳n n型锗片型锗片n型硅型硅阳极引线阳极引线pnpn结结阴极引线阴极引线金锑合金金锑合金底座底座铝合金小球铝合金小球第1章上页下页阴极阳极d返回1.2.1 基本结构基本结构第 14 页第1章上页下页返回小功率小功率二极管二极管大功率大功率二极管二极管 发光发光二极管二极管第 15 页1.2.2 1.2.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性-40-20ou/vi/ma604020-50-250.40.8正向正向反向反向击穿电压击穿电压死区死区电压电压u(br

9、)硅管的伏安特性i/a第1章上页下页返回-20-40-250.40.2-5010o155i/mau/v锗管的伏安特性i/a死区死区电压电压死区电压：硅管约为死区电压：硅管约为：0.5v,锗管约为锗管约为：0.2v。导通时的正向压降：硅导通时的正向压降：硅管约为管约为:0. 7v,锗管约锗管约为为:0.3v。常温下，反向饱和电流常温下，反向饱和电流很小很小. .当当pnpn结温度升高时，结温度升高时，反向电流明显增加反向电流明显增加。注 意:第 16 页1.2 晶体三极管晶体三极管(bjt)(bjt)bipolar junction transistorbipolar junction tran

10、sistor 1.2.1 基本结构1.2.2 电流分配和电流放大原理1.2.3 特性曲线第1章上页下页返回1.2.4 主要参数第 17 页1.2.1 基本结构基本结构npn型型pnp型型betcnpnbetcpnp第1章上页下页返回n np pp pe eb b基区发射结集电结集电区发射区集电极c发射极基极cp pn nn ne eb b发射区集电区基区基极发射极集电结发射结集电极集电极集电极:collector基极基极:base发射极发射极:emission第 18 页1.2.2 1.2.2 电流分配和电流放大原理电流分配和电流放大原理ieibrbubbicucc输输入入电电路路输输出出电电

11、路路公共端公共端发射结正向偏置发射结正向偏置集电结反向偏置集电结反向偏置npn 管：管： ube0 ubcvbvercbce共发射极放大电路共发射极放大电路第1章上页下页pnp 管：管： ube0即即v vcvbib 或或 icib第1章上页下页返回晶体管起电流放大作用，必须满足发射结正偏，晶体管起电流放大作用，必须满足发射结正偏，集电结反偏的条件。集电结反偏的条件。32当基极电路由于外加电压或电阻改变而引起当基极电路由于外加电压或电阻改变而引起ib的的微小变化时，必定使微小变化时，必定使ic发生较大的变化。即三极发生较大的变化。即三极管的基极电流对集电极电流具有控制作用。管的基极电流对集电极

12、电流具有控制作用。第 21 页1.2.3 特性曲线特性曲线ib = f (ube )uc e = 常数常数uce1v第1章上页下页返回ieibrbubicuccrc- - -ubeuceube/vib/ao第 22 页oic = f (uce ) | ib = 常数常数ib 减小减小ib增加增加uceicib = 20aib =60aib =40a第1章上页下页返回ieibrbubicuccrc- - -ubeuce第 23 页晶体管输出特性曲线分三个工作区晶体管输出特性曲线分三个工作区uce /vic / ma806040 0 ib= 20 ao24681234截止区截止区饱和区饱和区放大区

13、放大区第1章上页下页返回第 24 页晶体管三个工作区的特点晶体管三个工作区的特点发射结正偏,集电结反偏有电流放大作用, ic=ib输出曲线具有恒流特性发射结、集电结处于反偏失去电流放大作用, ic0晶体管c、e之间相当于开路发射结、集电结处于正偏失去放大作用晶体管c、e之间相当于短路ceb+-+ceb+-+ceb+-+第1章上页下页返回第 25 页p型衬底bsio2n+n+sdg 取一块取一块p型半导体作为衬底，型半导体作为衬底，用用b表示。表示。 用氧化工艺生成一层用氧化工艺生成一层sio2 薄膜绝缘层。薄膜绝缘层。 用光刻工艺腐蚀出两个孔。用光刻工艺腐蚀出两个孔。 扩散两个高掺杂的扩散两个

14、高掺杂的n型区。型区。从而形成两个从而形成两个pn结。（绿色部结。（绿色部分）分） 从从n型区引出电极，一个是型区引出电极，一个是漏极漏极d，一个是源极，一个是源极s。 在源极和漏极之间的绝缘层在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极上镀一层金属铝作为栅极g。dgsbdgsbn沟道增强型mosfet的结构和符号g：gate ；d：drain ；s：source9第 26 页 1 1 uds=0，ugs0sdgpn+n+sio型衬底dsugsu2=0空穴正离子电子负离子 ugs0将在绝缘层产生电场，将在绝缘层产生电场， 该电场将该电场将sio2绝缘层下方的绝缘层下方的空穴推走，同时将衬底的

15、电子吸引到下方，形成导电沟道。空穴推走，同时将衬底的电子吸引到下方，形成导电沟道。反型层 产生有漏极电流产生有漏极电流id。这说这说明明ugs对对id的控制作用。的控制作用。0dsun沟道增强型mosfet的工作原理 2 2 uds0，ugs0同时同时p型衬底中的少子（电子）被型衬底中的少子（电子）被吸引到栅极下的衬底表面。但正吸引到栅极下的衬底表面。但正的栅源电压达到一定数值时，这的栅源电压达到一定数值时，这些电子在栅极附近的些电子在栅极附近的p型硅表面便型硅表面便形成了一个形成了一个n型薄层，称之为反型型薄层，称之为反型层。层。 10第 27 页 nmos管和管和pmos管的通断条件管的通断条件 gdsugs+nmos当当ugsvt时导通时导通当当ugsvt时截止时截止 gdsugs+pmos当当 ugs vt时导通时导通 当当 ugs vt时截止时截止 mosmos管的