电子技术基础第1章双极型半导体器件g

《电子技术基础第1章双极型半导体器件g》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第1章双极性半导体器件成都理工大学工程技术学院自动化工程系雷永锋2013第1章双极型半导体器件1.1.1本征半导体及其导电性1.本征半导体共价键结构物质按其导电能力的强弱分类：导体——容易传导电流的材料称为导体。绝缘体——几乎不传导电流的材料称为绝缘体。半导体——导电能力介于导体和绝缘体之间的称为半导体。本征半导体——化学成分纯净的半导体。由于绝大多数半导体的原子排列呈晶体结构，所以由半导体构成的管件也称晶体管。1.1半导体的基本知识退出2.电子空穴对自由电子:当导体处于热力学温度0K时，导体中没有自由电子。当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原的束缚，而参与导

2、电，成为自由电子。这一现象称为本征激发，也称热激发。图1-1本征激发和复合的过程空穴:自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，原子的电中性被破坏，呈现出正电性，其正电量与电子的负电量相等，人们常称呈现正电性的这个空位为空穴。电子空穴对:因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对。游离的部分自由电子也可能回到空穴中去，称为复合。本征激发和复合在一定温度下会达到动态平衡.3.空穴的移动I由空穴移动形成的电流由电子移动形成的电流自由电子移动方向空穴移动方向E图1-2半导体中电子和空穴在外电场作用下的移动方向和形成的电流电子移动时是负电荷的移动，空穴移动时是正电

3、荷的移动，电子和空穴都能运载电荷，所以他们都称为载流子。1.1.2杂质半导体在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，可形成N型半导体,也称电子型半导体。图1-3N型半导体的结构示意图掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。1.N型半导体2.P型半导体在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓、铟等形成了P型半导体，也称为空穴型半导体。N型半导体的特点：自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子，以自由电子导电为主。P型半导体的特点：空穴为多数载流子，自由电子是少数载流子，以空穴导电为主。图1-4P型半导体的结构示意图半导体的特性：⑴光敏性和热敏性。即半导体受到光照或热的辐射时，其电阻率会发生很大的变

4、化，导电能力将有明显的改善，利用这一特性可制造光敏元件和热敏元件。⑵掺杂特性。即在纯净的半导体中掺入微量的其他元素，半导体的导电能力将有明显的增加。扩散运动多子从浓度大向浓度小的区域运动。漂移运动少子向对方运动，漂移运动产生漂移电流。动态平衡扩散电流=漂移电流，PN结内总电流为0。PN结稳定的空间电荷区，又称为高阻区、耗尽层，PN结的接触电位内电场的建立，使PN结中产生电位差。从而形成接触电位V接触电位V决定于材料及掺杂浓度锗：V=0.2～0.3V硅：V=0.6～0.7V1.1.3PN结及单向导电性P型半导体空间电荷区N型半导体内电场方向PN结退出1PN结1.PN结加正向电压P区的

5、电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；外电场方向与PN结内电场方向相反，削弱了内电场。内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响。PN结呈现低电阻。2.PN结加反向电压P区的电位低于N区的电位，称为加反向电压，简称反偏；外电场与PN结内电场方向相同，增强内电场。内电场对多子扩散运动阻碍增强，扩散电流大大减小。少子在内电场的作用下形成的漂移电流加大。PN结呈现高电阻。内外Sect2PN结的单向导电性内外式中Is饱和电流;VT=kT/q等效电压k波尔兹曼常数；T=300K（室温）时VT=26mV3.PN结电流方程由半导体物理可推出：

6、当加反向电压时：当加正向电压时：(v>>VT)Sect4.PN结的反向击穿反向击穿PN结上反向电压达到某一数值，反向电流激增。雪崩击穿当反向电压增高时，少子获得能量高速运动，在空间电荷区与原子发生碰撞，产生碰撞电离。形成连锁反应，象雪崩一样。使反向电流激增。齐纳击穿当反向电压较大时，强电场直接从共价键中将电子拉出来，形成大量载流子,使反向电流激增。击穿可逆。掺杂浓度小的二极管容易发生击穿可逆。掺杂浓度大的二极管容易发生不可逆击穿—热击穿PN结的电流或电压较大，使PN结耗散功率超过极限值，使结温升高，导致PN结过热而烧毁。Sect1.2.1晶体二极管的结构类型在PN结上加上引线和封装

7、，就成为一个二极管二极管按结构分点接触型面接触型平面型PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路PN结面积大，用于工频大电流整流电路往往用于集成电路制造工艺中。PN结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。1.2半导体二极管退出国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：半导体二极管的型号图片1.2.2二极管的伏安特性伏安特性:是指二极管两端电压和流过二极管电流之间的关系。由PN结电流方程求出理想的伏安特性曲线1.当加