常用半导体分立器件详解ppt课件.ppt

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1、第四章常用半导体分立器件Diode,Transistor半导体的基本知识与PN结半导体二极管及其应用电路双极型三极管绝缘栅型场效应管30-七月-211对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的目的在于应用。学会用工程观点分析问题，即根据实际情况，对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，就不要过分追究精确的数值。器件是非线性的、特性有分散性、RC的值有误差、工程上允许一

2、定的误差、采用合理估算的方法。学习要求：30-七月-2124.1半导体的基本知识与PN结一、半导体的基本知识体积小、重量轻、寿命长、能耗低。1.半导体器件的特点2.物质的分类（按其导电能力的大小）导体如：金、银、铜、锡,电阻率,ρ<10-4cm绝缘体如：橡胶、陶瓷、塑料、木制品等ρ1012cm半导体如：锗、硅、砷化镓，一些硫化物和氧化物（导电性能介于导体与绝缘体之间，受温度、光照和掺杂程度影响极大。）10-3cm<ρ<109cm半导体（根据纯度的不同）可以分为本征半导体,杂质半导体30-七

3、月-213半导体器件是构成电子线路的基本元件，所用的材料是经过特殊加工且性能可控的半导体材料。在大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）中主要使用硅（Si）和砷化镓（GaAs）材料。第一代半导体材料以Si，Ge为代表；第二代半导体以GaAs,InP为代表；，第三代半导体：III族氮化物半导体材料（GaN）硅谷、集成电路SiliconvalleyIntegratedcircuit电子器件所用的半导体具有晶体结构，因此把半导体也称为晶体。30-七月-214+4+4+4+4+4+4+4+4+4纯净的

4、、具有晶体结构的半导体。3.本征半导体284+14Si28184+32Ge4个价电子将硅或锗材料提纯并形成单晶体后，便形成共价键结构。晶体结构共价键价电子：最外层原子轨道上的电子。+4惯性核4.1半导体的基本知识与PN结30-七月-215共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子(BondedElectron)，束缚电子很难脱离共价键成为自由电子(Free～)，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。在绝对零度（即T＝0）和无外

5、界激发时，硅和锗晶体中由于没有传导电流的导电粒子存在，所以不能导电。+4+4+4+4+4+4+4+4+430-七月-216本征激发－在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴(Hole)。因热运动产生自由电子空穴对的现象称本征激发（Excitation,又称热激发）。+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子空穴4.1半导体的基本知识与PN结30-七月-217两种载流子:能够导电的电荷称为载流子(currentorchargecar

6、rier)。本征半导体中有数量相等的两种载流子：自由电子和空穴。空穴导电的实质是价电子依次填补空位的运动。+4+4+4+4+4+4+4+4+430-七月-218本征浓度复合—自由电子和空穴在热运动中相遇而释放能量，电子空穴成对消失。自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。注意：(1)在常温下，本征半导体中载流子浓度:Si：ni=pi=1.5×1010/cm3，Ge：ni=pi=2.5×1013/cm3,与原子密度（约为1022

7、/cm3量级）相比，是微不足道的（1/3.3×1012），故本征半导体的导电性很弱，不能直接用于制造半导体器件。(2)温度愈高，载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。4.1半导体的基本知识与PN结30-七月-219半导体的导电特性：(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变(可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、

8、光敏三极管等)。热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强30-七月-21104.杂质半导体(Impurity~)在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。即使得自由电子和空穴的数量差别极大，且其导电性能由杂质的类型和掺杂的数量支配，而不再取决于温度。使自由电子浓度大大增加的杂质半导体称为N型半导体（电子半导体），使空穴浓度大大增加的杂质半导体称为P型半导体（p-type~orP-se