第1章 常用半导体器件(1)1.1半导体的基本知识.ppt

1、同学们，大家好！ 本学期由我和 大家共同学习 模拟电子技术基础， 希望我们合作愉快！,模拟电子技术基础多媒体教程,主讲：张凤凌 （河北科技大学信息学院基础电子教研室）,导言：,模拟电子技术基础,模拟电子技术基础是认识、了解电子科学技术的基础课程，随着科学的发展和社会的进步，电子技术在我们的工作、生活中的应用越来越广泛。通过学习希望大家达到一定的学习目的：,1、掌握基本知识、基本概念； 2、认识常用的电子器件； 3、学会分析电子电路； 4、认识、了解电子电路的应用。,本课程抽象性强，不易理解，概念又多，所以在学习过程中有一定的学习要求：,*1. 为了有一个圆满的 “结果”，要求杜绝迟到、早退、缺

2、课现象；上课认真听讲，下课及时复习，准时、独立完成作业； *2. 重视实验、实践活动，以提高动手能力，以及分析问题、解决问题的能力； *3. 会抓问题的主要方面，分析问题时分清主、次，学会对实际问题的分析方法。,本课程主要研究模拟信号的放大、运算处理，波形的产生和信号的转换等内容。,本课程总学时72学时; 7个实验14学时.,成绩组成：,平时成绩（20分）,作业,考勤,课堂纪律,期末考试（80分）,第 1 章 常用半导体器件 第 2 章 基本放大电路 第 3 章 多级放大电路 第 5 章 放大电路的频率响应 第 6 章 放大电路中的反馈 第 7 章 信号的运算和处理 第 8 章 波形的产生和信

3、号的转换 第 9 章 功率放大电路 第10章 直流电源,模电课程的主要内容,第1章 常用半导体器件主讲内容,1.1 半导体基础知识 1.2 半导体二极管 1.3 双极型晶体管 1.4 场效应管（简介）,第1章 常用半导体器件,内容提要,本章主要介绍半导体的基本知识,阐述常用半导体器件:半导体二极管、晶体管等元件的工作原理和基本特性.本着“管为路用”的原则,在了解其基本原理的基础上,重点掌握他们的外特性基本应用。,1.1 半导体基础知识,导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，如铜、铁等金属材料一般都是导体。,绝缘体：几乎不导电物质，称为绝缘体，如橡胶、陶瓷、塑料和石英。,半导体：导电能力处于导

4、体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。,一、物质的分类：,按导电能力分类,热敏特性:当半导体的温度升高时，其导电能力增强。 应用:制作各种热敏元件如热敏电阻等。,杂敏特性:当在纯净半导体中掺入杂质以后，其导电 能力增强。 应用:制作各种电子元件如二极管、三极管等。,光敏特性:当半导体受光照时，其导电能力增强。 应用:制作各种光敏元件如光敏电阻等。,二、半导体的独有特性：半导体除了与其他物质的导电能力不同之外，其具有自己的独有特性：,半导体在电子技术中，主要是应用其杂敏特性。,完全纯净的具有单晶体结构的半导体称为本征半导体。其纯度可达99.99999%。,二、本怔半

5、导体的导电情况：,一、本怔半导体的概念,导体一般为低价元素，其最外层电子容易挣脱原子核的束缚成为自由电子 (载流子),在外电场的作用下,自由电子定向移动,形成电流.,1.1.1 本征半导体,当温度低于-273度时，半导体没有导电能力，其相当于绝缘体，而随温度升高，其导电能力增强。,下面分析半导体的导电情况：,而半导体导电能力处于导体（低价元素构成）和绝缘体（高价元素构成）之间，如锗、硅等，均为四价元素。,价电子共有化，形成共价键的晶格结构,半导体的导电情况：,半导体导电时有两种载流子:自由电子和空穴 且本征半导体中自由电子和空穴数量相等,自由电子,空穴,当温度升高或受光照时：,自由电子在外电场

6、作用下，定向移动形成 电子电流,正电荷的运动方向,在外电场作用下，空穴的定向移动形成 空穴电流,空穴的运动方向,1. 半导体中含有两种载流子 自由电子和空穴;,总结,2.本征半导体中电子和空穴成对出现,浓度相等;,3.由于热激发可产生电子和空穴,因此半导体的导电能力和温度有关,对温度很敏感。,1.1.2 杂质半导体,一、N型半导体,在纯净的硅晶体中掺入微量五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半导体。,电子-多子;空穴-少子.,N型半导体结构示意图,杂质正离子,二、P型半导体,在纯净的硅晶体中掺入微量三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了P型半导体。,空穴-

7、多子;电子-少子。,P型半导体结构示意图,杂质负离子,1.1.3 PN结,采用不同的掺杂工艺，将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上，在它们的交界面就形成PN结。PN结具有单向导电性。,一、PN结的形成,P区,N区,在交界面，由于两种载流子的浓度差，出 现扩散运动。,在交界面，由于扩散运动,经过复合,出现空 间电荷区,空间电荷区产生内电场，内电场阻止多子的 扩散运动，而使少子的漂移运动增强。,- +,内电场,当扩散电流等于漂移电流时，达到动态 平衡，形成一个稳定的空间电荷区即PN结。,PN结,1.由于扩散运动形成空间电荷区和内电场; 2.内电场阻碍多子扩散，有利于少子漂移;,总结,3.当扩

8、散电流等于漂移电流时，达到动态平衡，形成一个稳定的空间电荷区即PN结。,1. PN结外加正向电压时处于导通状态,加正向电压是指：P 端加高（正）电位端，N 端加低（负）电位端，也称正向接法或正向偏置。,二、PN结的单向导电性,内电场,外电场,外电场抵消内电场的作用，使耗尽层变 窄，形成较大的扩散电流。,2. PN结外加反向电压时处于截止状态,外电场和内电场的共同作用，使耗尽层变 宽，形成很小的漂移电流。,2. PN结加反向电压截止。,总结,1. PN结加正向电压导通；,PN结具有单向导电性,内容回顾,1、半导体的独有特性：光敏、热敏、杂敏特性。,2、本征半导体的导电特性： 1）半导体中含有两种载流子为电子和空穴; 2）本征半导体中电子和空穴成对出现,浓度相等; 3）半导体的导电性和温度有关。,4、PN结的导电特性 P