模拟电子技术之半导体.ppt

1、1.电子技术的发展，贝尔实验室用47年制造了第一个晶体管，用58年制造了集成电路，用69年制造了大规模集成电路，用75年制造了超大规模集成电路。第一个集成电路只有4个晶体管，而在1997年一个集成电路上有40亿个晶体管。科学家预测，这种整合将以10倍/6年的速度持续到2015年或2020年，并将达到饱和。电子电路，模拟电路：研究模拟信号的电路，数字电路：研究数字信号的电路，模拟信号：时间和振幅连续的信号。大多数物理量，如温度、压力和流量，都是模拟量，通常用正弦波表示，数字信号：时间和振幅上不连续和突变的信号，通常用方波和脉搏波表示，2。电子设备电子设备，如光盘，是一个电子系统与其他系统相结合的

2、应用实例。第三章。模型电学研究的核心：放大电路，电子技术，典型应用：手机，第1章半导体器件，1.1半导体基础知识，1.2半导体二极管，1.3半导体三极管，1.4场效应晶体管，电子技术发展的历史，电子技术的发展离不开半导体技术的发展，物质可以分为：导体，绝缘体，半导体，1.1半导体基础知识，半导体：导体之间的导电性。主要有硅、锗、硒和大多数金属氧化物和硫化物，半导体的电导率随外界条件的变化而变化很大。1.1.1导体、绝缘体和半导体，各种半导体的典型特性：温度、导电性热敏元件、照明、导电性光敏元件、微量杂质渗透、导电性二极管和三极管，1.1.2本征半导体，本征半导体：具有晶体结构的纯半导体。纯半导

3、体一般具有晶体结构。常用的半导体材料包括硅和锗。它们原子的最外层有四个价电子，称为四价元素14。在由硅或锗组成的晶体结构中，每个原子与四个相邻的原子结合形成共价键结构。半导体的导电性容易改变的原因是共价键中的价电子不太稳定(容易被激发)。在某些条件下(如光照或温度升高)，共价键中的电子可以脱离原子核的束缚，成为自由电子。同时，一旦一个电子在晶体共价键中丢失，就会有一个叫做空穴的空位，原子因为丢失了一个电子而变成带正电的离子，所以可以认为空穴是带正电的。在本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现。温度越高，自由电子和空穴的对数越多。当外加电场作用于半导体时，*自由电子定向运动形成电流(电子流)，

4、*空穴(带正电荷)吸引电子，相邻共价键中的价电子在外加电场的作用下可以填充空穴。在半导体中，电子电流和空穴电流共存，这也是半导体和金属在导电机理上的本质区别。电子填充空穴的运动可视为空穴沿外部电场相同方向的定向运动，称为空穴电流。自由电子和空穴统称为载流子，自由电子填充空穴的过程称为复合。P型半导体，1，N型半导体，掺杂微量五价元素P，自由电子的浓度大大增加，电子传导是主要的传导方式，自由电子：多数载流子，空穴：少数载流子，一旦过量的价电子离解P原子，N型半导体(负)，2，P型半导体，掺杂微量三价元素硼原子，空穴的浓度大大增加，空穴自由电子：少数载流子，空穴：多数载流子，P型半导体，1。杂质半

5、导体中的多载流子浓度取决于掺杂杂质浓度，而少数载流子浓度取决于温度。2.杂质半导体是电中性的。N:电子数(掺杂热激发)=空穴(掺杂热激发)正离子P:空穴数(掺杂热激发)=电子(热激发)负离子，结论理论，1 . 1 . 4PN结的形成，其中N型半导体和P型半导体放在一起，将在界面处形成pn结，并且P区中的空穴浓度大，空穴将从P区扩散到N区。氮区的电子浓度很大，电子从氮区扩散到磷区，在界面附近的氮区留下一些正离子。正负离子在空间电荷区形成PN结，阻止P区和N区的多数载流子继续扩散，有利于P区和N区少数载流子的运动漂移。首先，多数载流子的扩散占主导地位，最后扩散和漂移形成动态平衡。首先，增加直流电压

6、。p区接电源正极，N区接电源负极。内部和外部电场方向相反。1 . 1 . 5pn结的单向导电性；2.施加反向电压，n区连接到电源的正极，p区连接到电源的负极，内外电场方向相同，内部电场增强，空间电荷区变宽，阻止了多数载流子的扩散，少数载流子的漂移只形成了很小的电流，此时PN结处于关断状态，PN结处于高阻态。结论：PN结正向导通，反向截止，导通时低电阻，关断时高电阻单向导通。如何用万用表判断P端、N端和3端。二极管的PN结方程。1.定义：PN结两端的外加电压与流经PN结的电流之间的关系为PN结方程。2.PN结方程：当PN结正向偏置(u比UT大几倍以上)和反向偏置(u比UT大几倍以上)时，PN结的伏安特性如下图所示：PN结的伏安特性，1 . 1 . 6PN结的电容特性，pn结有一定的电容效应，这是由两个因素决定的。1.势垒电容：势垒区是空间电荷聚集的区域。当电压改变时，在势垒区域中积累的空间电荷将改变，因此所示的电容是势垒电容。势垒电容、扩散电容的示意图：当PN结正向偏置时，多重态扩散并穿过PN结成为另一侧的少数载流子，并且浓度在靠近PN结处增加，即电子在P区积累，空穴在N区积累。随着直流电压的增加，积累了更多的电荷。由此产