电路分析第5章半导体器件ppt课件.ppt

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1、第1章半导体器件1.2半导体二极管1.3硅稳压二极管1.4半导体三极管*1.5绝缘栅场效应管1.1半导体的基础知识*1.6电力半导体器件电子技术绪论导体——阻抗小，施压后电流很容易流过绝缘体——阻抗大，施压后电流很难流过半导体——导电能力介于二者之间为什么半导体在现代电子技术中得到广泛应用？导电能力的可控性！！！可改变其阻抗1948贝尔实验室WilliamSchockleyWalterBratlenJohnBardeen晶体管SolidStatedevice12年后，应用于商业、民用1960开始蓬勃发展，多种器件面世，如FETLED光电器件半导体传感器1959Robe

2、rtNoyce集成电路IntegratedCircuit(IC)DiscreteComponents分立器件今天，半导体的应用极为广泛半导体发展简史一1963~65，中国半导体发展简史二在热力学温度零度和没有外界激发时,本征半导体不导电。把纯净的具有共价键结构的半导体单晶称为本征半导体。它是共价键结构。本征半导体的共价键结构硅原子价电子1.1.1本征半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+41.1半导体的基础知识+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子空穴本征激发复合在常温下自由电子和空穴的形成成对出现成对消失+4+4+4+4+4+4+4+4+4外电场方向空穴导电

3、的实质是共价键中的束缚电子依次填补空穴形成电流。故半导体中有电子和空穴两种载流子。空穴移动方向电子移动方向在外电场作用下，电子和空穴均能参与导电。价电子填补空穴+4+4+4+4+4+4+4+41.1.2杂质半导体1.N型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的五价元素,如磷,则形成N型半导体。磷原子+4+5多余价电子自由电子正离子N型半导体结构示意图少数载流子多数载流子正离子在N型半导中,电子是多数载流子,空穴是少数载流子。+4+4+4+4+4+4+4空穴2.P型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的三价元素,如硼,则形成P型半导体。+4+4硼原子填补空位+3负离子P型半导体结构示

4、意图电子是少数载流子负离子空穴是多数载流子在P型半导中,电子是少数载流子,空穴是多数载流子。P区N区1.PN结的形成用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上,形成P型半导体区域和N型半导体区域,在这两个区域的交界处就形成了一个PN结。N区的电子向P区扩散并与空穴复合P区的空穴向N区扩散并与电子复合空间电荷区内电场方向1.1.3PN结多子扩散少子漂移内电场方向空间电荷区P区N区在一定的条件下，多子扩散与少子漂移达到动态平衡，空间电荷区的宽度基本上稳定下来。空间电荷区不存在载流子，因而不能导电。内电场方向E外电场方向R2.PN结的单向导电性P型半导体外电场驱使P型半导体的空穴

5、进入空间电荷区抵消一部分负空间电荷N型半导体电子进入空间电荷区抵消一部分正空间电荷a.外加正向电压N型半导体内电场方向E外电场方向RI空间电荷区变窄扩散运动增强，形成较大的正向电流a.外加正向电压P型半导体N型半导体内电场方向ER空间电荷区变宽外电场方向IR外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走少数载流子越过PN结形成很小的反向电流多数载流子的扩散运动难于进行b.外加反向电压P型半导体N型半导体1、PN结加正向电压：PN结所处的状态称为正向导通，其特点：PN结正向电流大，PN结电阻小。相当于开关闭合SPN结的单向导电性：2、PN结加反向电压：PN结所处的状态称为

6、反向截止，其特点：PN结反向电流小，PN结电阻大。相当于开关打开正极引线触丝N型锗支架外壳负极引线点接触型二极管1.2.1二极管的基本结构二极管的符号正极负极1.2半导体二极管正极引线二氧化硅保护层P型区负极引线面接触型二极管N型硅PN结PN结600400200–0.1–0.200.40.8–50–100ID/mAUD/V正向特性反向击穿特性硅管的伏安特性1.2.1二极管的伏安特性反向特性死区电压ID/mAUD/V0.40.8–40–80246–0.1–0.2锗管的伏安特性正向特性反向特性0死区电压+UD–IDID=f（UD）600400200–0.1–0.200.4

7、0.8–50–100ID/mAUD/V正向特性反向击穿特性硅管的伏安特性反向特性死区电压对于理想二极管锗管正向压降0.2--0.3V硅管正向压降0.5--0.7VR-+USIDDUD-+R-+USIDD正向特性：二极管加正向电压600400200–0.1–0.200.40.8–50–100ID/mAUD/V正向特性反向击穿特性硅管的伏安特性反向特性死区电压对于理想二极管R-+USDUD-+R-+USIRD反向特性：二极管加反向电压实际二极管的分析模型ID/mAUD/V理想二极管模型正向导通压降=0ID/mAUD/V正向导通压降锗管0.2--0.3V，