《模拟集成电路基础》ppt课件

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1、制作：路勇(第一、二、三、四、七章)李金平（第八章）祁英（第六章）张玉慧（第五章）1999年12月模拟集成电路基础第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章绪论绪论1.1904年发明了真空二极管——第一代电子器件诞生。2.1948年研制出晶体三极管——第二代电子器件出现。3.50年代末研制出集成电路——第三代电子器件出现。4.近几十年来集成电路发展成小规模、中规模、大规模及超大规模（几十平方毫米的片子上，可集成上百万个元件）5.电子技术学科可划分为两类：(1).模拟电子技术：可细分为高频、低频，主要研究对模拟信号的处理。(2).数字电子技术：研

2、究逻辑电路，对数字信号进行处理。电子技术与日常生活息息相关、其发展随器件的发展经历了以下几个阶段：第一章晶体二极管及其应用半导体的基础知识PN结与晶体二极管光电二极管和发光二极光二极管的应用第一节第二节第三节第四节一、半导体的特性：1.什么是导体、绝缘体、半导体：(1).导体：导电性能良好的物质。(3).半导体：导电能力介于导体和半导体之间。第一节半导体基础知识2.半导体的特性：(1).掺杂特性。(掺入杂质则导电率激增)(2).热敏特性。(温增则导电率显增)(3).光敏特性。(光照可增加导电率、产生电动势)导电率为105s.cm-1量级，如：金、银、铜、铝。

3、(2).绝缘体：几乎不导电的物质。导电率10-22-10-14s.cm-1量级，如：橡胶、云母、塑料等。导电率为10-9-102s.cm-1量级，如：硅、锗、砷化镓等。二、本征半导体：(一)硅和锗晶体的共价健结构1.硅和锗均为4价元素。2.晶体中晶格决定原子间按一定规律排列得紧密。（四面体结构）3.外层电子成为共价键。+4+4+4+4+4+4+4+4+4本征半导体：完全纯净、结构完整的半导体晶体。（二）两种载流子——电子和空穴T=300K时:少数载流子获得能量,从价带导带——自由电子，(本正激发)自由电子导带禁带Eg价带空穴载流子的能带图T=0K时:价电子被

4、束缚在价带内，晶体中无自由电子.1.电子空穴对：电子和空穴是成对产生的.价电子在原位置留下空位——空穴。两种载流子——电子和空穴2.自由电子——载流子：在外电场作用下形成电子流（在导带内运动），方向与电场方向相反。外电场E的方向电子流空穴流E载流子的能带图3.空穴——载流子：在外电场作用下形成空穴流（在价带内运动），方向与电场方向相同4.漂移运动：载流子在电场作用下的定向运动。导带禁带价带自由电子空穴（三）载流子的浓度ni=A0T3/2e-EG/2kT　　　　(1-1)A0—与材料有关的常数。EG—禁带宽度。T—绝对温度。K—玻尔兹曼常数。ni与温度T和禁带

5、宽度EG有关。本征半导体中电子的浓度本征半导体中空穴的浓度p(空穴浓度):表示单位体积的空穴数。(pi)n(电子浓度):表示单位体积的自由电子数。（ni）当材料一定时：载流子的浓度主要取决于温度；温度增加使导电能力激增。且温度可人为控制。(四)载流子的产生与复合ni（电子浓度）：是动态平衡值。g(载流子的产生率):每秒成对产生的电子空穴的浓度。R(载流子的复合率)：每秒复合的载流子的浓度。当g=R时：R=rnipi(1-2)其中r是和材料有关的系数三、杂质半导体3.在N型半导体中：自由电子——为多数载流子空穴——为少数载流子+4+4+4+4+5+4+4+4+

6、4（一）N型半导体1.在四价元素中掺入五价元素砷，五价元素与周围四个原子形成共价健，余下一个电子成为自由电子。2.砷原子贡献一个电子（在电场作用下成为自由电子）——施主杂质（正离子）杂质半导体3.在P型半导体中：空穴——为多数载流子自由电子——为少数载流子+4+4+4+4+3+4+4+4+4（二）P型半导体1.在四价元素中掺入三价元素铟：三价元素与周围四个原子形成共价健，因缺少一个电子形成“空穴”。2.铟原子在电场作用下接受一个电子——受主杂质（负离子）在杂质半导体中，尽管杂质含量很少，但提供的载流子以数量计算仍远大于本征半导体中载流子的数量。例如：T=30

7、0k时，锗本征半导ni=2.5*1013/cm3,锗原子密度为4.4*1022/cm3,若掺入砷原子是锗原子密度的万分之一。则施主杂质浓度为：ND=10-4*4.4*1022=4.4*1018/cm3（比ni大十万倍）（三）、杂质半导体的载流子浓度在杂质型半导体中：多子浓度比本征半导体的浓度大得多；载流子的浓度主要取决于多子（即杂质），故使导电能力激增。结论半导体的热敏性；半导体的掺杂特性；半导体的光敏性特性；是可人为控制的。结论第二节PN结与晶体二极管(1).两种半导体结合后，由于浓度差产生载流子的扩散运动结果产生空间电荷区耗尽层（多子运动）。++++

8、+++++PN载流子要从浓度大区域向浓度小的区域扩散