最新模拟电子技术基础资料教学讲义PPT.ppt

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1、模拟电子技术基础资料绪论一、课程的地位和主要内容电路、电子技术（模拟、数字）、微机原理、自动控制原理、通信原理、……电子技术——研究电子器件、电子电路及其应用的科学技术。器件为路用绪论模拟信号：在时间和数值上连续的信号。tu模拟电路内容提要半导体器件是组成各种电子电路——包括模拟电路和数字电路，集成电路和分立元件电路的基础。本章首先介绍半导体的特性，半导体中载流子的运动，阐明PN结的单向导电性，然后介绍半导体二极管、稳压管、半导体三极管及场效应管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。第一章常用半导体器件1.2半导体二极管1.3稳压

2、管1.4半导体三极管1.5场效应管1.1半导体基础知识1.1.1半导体的特性一、定义导电能力介于导体和绝缘体之间的物体称半导体。如：硅（Si）、锗（Ge）等价电子：围绕原子核运动的最外层轨道的电子导体:低价元素绝缘体:高价元素硅（Si）、锗（Ge）：４个价电子1.1半导体基础知识4+简化模型（Ｓi，Ge）硅原子结构14+价电子惯性核二、半导体特性温度导电能力可做成各种热敏元件受光照导电能力可做成各种光电器件3.掺入微量杂质导电能力（几十万~几百万倍）可做成品种繁多、用途广泛的半导体器件。如半导体二极管、三

3、极管、场效应管等。纯净的、没有结构缺陷的半导体单晶称为本征半导体。它是共价键结构。1.1.2本征半导体本征半导体的共价键结构Si，Ge惯性核价电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4相邻原子的价电子成为共用电子，即共价键结构+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子空穴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(载流子)。这是半导体导电与导体导电最本质的区别。价电子填补空穴本征激发——价电子受热及光照后，挣脱共价键束

4、缚成为自由电子。半导体的导电特性：1、热敏特性：T导电能力2、光敏特性：光照导电能力激励(温度和光照)一定时，电子空穴对的产生和复合会达到“动态平衡”。注意本征半导体中载流子的浓度除与半导体材料本身的性质有关外，还与温度密切相关。半导体材料性能对温度的这种敏感性，既可用来制造热敏和光敏器件，又是造成半导体器件温度稳定性差的原因。+4+4+4+4+4+4+4+41.1.3杂质半导体一、N型半导体磷原子多余价电子自由电子正离子通过扩散工艺，在本征半导体中掺入微量特定元素，便可形成杂质半导体。在纯净的硅或锗晶体中掺入微量五价元素（如磷）

5、所形成的杂质半导体称N型半导体。+4+5N型半导体结构示意图少数载流子多数载流子正离子在N型半导体中，自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。+4+4+4+4+4+4+4二、P型半导体在纯净的硅或锗的晶体中掺入微量的三价元素（如硼）所形成的杂质半导体称P型半导体。+4硼原子填补空位+4+3负离子少数载流子负离子多数载流子P型半导体结构示意图在P型半导体中，空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。对于杂质半导体，多子浓度约等于所掺杂质浓度，多子浓度受温度影响小；少子（本征激发）浓度受温度影响大；注意注意不论是N型半导体还是P型半导体

6、，虽然它们都有一种载流子占多数，但整个晶体仍然是不带电的，呈电中性。通过掺入杂质来提高半导体的导电能力不是最终目的，因为导体的导电能力更强。杂质半导体的奇妙之处在于，掺入不同性质、不同浓度的杂质，并使P型和N型半导体采用不同的方式结合，可以制造出形形色色、品种繁多、用途各异的半导体器件。载流子的两种运动：扩散——载流子在浓度差作用下的运动载流子总是从高浓度向低浓度扩散飘移——载流子在电场作用下的运动电子逆电场方向运动空穴顺电场方向运动P区N区1.2.1PN结的形成采用不同的掺杂工艺，在同一块半导体单晶上形成P型半导体和N型半导体，

7、在它们的交界面处就形成了一个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1.2PN结多子扩散－＞形成空间电荷区－＞有利少子向对方漂移、阻挡多子向对方扩散，少子向对方的漂移－＞空间电荷区变窄－＞有利于多子向对方扩散；当多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡时，空间电荷区的宽度一定，形成PN结。内电场方向E外电场方向RI1.2.2PN结的单向导电性P区N区外电场驱使P区的空穴进入空间电荷区抵消一部分负空间电荷N区电子进入空间电荷区抵消一部分正空间电荷空间电荷区变窄扩散运动增强，形成较大的正向

8、电流，此时PN结导通一、外加正向电压（正向偏置）外电场加强扩散P区N区内电场方向ER空间电荷区变宽外电场方向IR二、外加反向电压（反向偏置）外电场驱使空间电荷区两侧的多子(空穴和自由电子)移走,空间电荷区加宽少数载流子越过PN结形成很小的反向电流，