模電大學(xué)教材1.1-1.2

1、第一章第一章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件1.1 1.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí) 1.1.1 1.1.1 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體定義：定義： 一、半導(dǎo)體一、半導(dǎo)體 1. 1. 自然界物質(zhì)的分類自然界物質(zhì)的分類（按導(dǎo)電性能分）（按導(dǎo)電性能分）導(dǎo)體：低價(jià)元素（如導(dǎo)體：低價(jià)元素（如CuCu、AIAI等）等）導(dǎo)電性能好導(dǎo)電性能好絕緣體：高價(jià)元素（如惰性氣體）絕緣體：高價(jià)元素（如惰性氣體）或高分子物質(zhì)（如橡膠）或高分子物質(zhì)（如橡膠）導(dǎo)電性能極差導(dǎo)電性能極差半導(dǎo)體：四價(jià)元素（如半導(dǎo)體：四價(jià)元素（如SiSi、GeGe等）等）導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間絕緣體之間 （1 1）：溫度升高導(dǎo)

2、電能力顯著增強(qiáng)。如：溫度升高導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)。如熱敏電阻熱敏電阻 （2 2）：光線照射導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)。如：光線照射導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)。如光電二極管光電二極管 （3 3）：在本征半導(dǎo)體中摻入少量的有用的雜質(zhì)，導(dǎo)在本征半導(dǎo)體中摻入少量的有用的雜質(zhì)，導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)。電能力顯著增強(qiáng)。如晶體管如晶體管 二、本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)二、本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)晶體原子的結(jié)合方式：晶體原子的結(jié)合方式：如圖所示如圖所示2. 2. 半導(dǎo)體的多變特性半導(dǎo)體的多變特性 三、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子三、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子自由自由電子電子空空穴穴 運(yùn)載電荷運(yùn)載電荷的粒子。的粒子。 四、本征半導(dǎo)體中載流子的濃度四、本征半

3、導(dǎo)體中載流子的濃度 注意注意 溫度溫度T 1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子的濃度載流子的濃度導(dǎo)電能力增強(qiáng)導(dǎo)電能力增強(qiáng) 一、一、N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 如圖所示如圖所示 二、二、P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 如圖所示如圖所示 1.1.3 PN結(jié)結(jié) 一、一、PN結(jié)的形成結(jié)的形成 說(shuō)明說(shuō)明 PN結(jié)的結(jié)電壓為結(jié)的結(jié)電壓為Uh0(N區(qū)區(qū)P區(qū)）區(qū)） 對(duì)稱結(jié)與不對(duì)稱結(jié)對(duì)稱結(jié)與不對(duì)稱結(jié) 空間電荷區(qū)又稱耗盡層空間電荷區(qū)又稱耗盡層 二、二、PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?又稱正向接又稱正向接法法或或正向偏置正向偏置 又稱反向接又稱反向接法法或或反向偏置反向偏置結(jié)論 PN結(jié)正向偏置結(jié)正向偏置空間電荷區(qū)變窄空間電荷區(qū)變窄正向

4、電阻很?。ɡ碚螂娮韬苄。ɡ?想時(shí)為想時(shí)為0）正向電流較大正向電流較大PN結(jié)導(dǎo)通結(jié)導(dǎo)通 PN結(jié)反向偏置結(jié)反向偏置空間電荷區(qū)變寬空間電荷區(qū)變寬 想時(shí)為想時(shí)為）反向電流（反向飽和電流）極?。ɡ硐霑r(shí)為反向電流（反向飽和電流）極小（理想時(shí)為0）PN結(jié)截止結(jié)截止反向電阻很大（理反向電阻很大（理 四、四、PN結(jié)的電流方程結(jié)的電流方程)1e (S kTquIiqkTUT 令令則則)1(S TuueIi常溫時(shí)，即常溫時(shí)，即T=300K時(shí)，時(shí)，UT26mV說(shuō)明說(shuō)明iuO)BR(U 由式由式)1e (S TuuIi可知，若可知，若PN結(jié)正向偏置時(shí)，且結(jié)正向偏置時(shí)，且uuT時(shí)，時(shí)，則則TuuIieS 若若PN結(jié)反向

5、偏置時(shí)，且結(jié)反向偏置時(shí)，且|u|uT時(shí)，則時(shí)，則SIi 于是得于是得PN結(jié)的伏安特性如圖所示結(jié)的伏安特性如圖所示說(shuō)明說(shuō)明PN結(jié)的兩種反向擊穿結(jié)的兩種反向擊穿齊納擊穿（反向擊穿電壓較低）齊納擊穿（反向擊穿電壓較低）（耗盡層較窄）（耗盡層較窄）雪崩擊穿（反向擊穿電壓較高）雪崩擊穿（反向擊穿電壓較高）（耗盡層較寬）（耗盡層較寬） 四、四、PN結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性指數(shù)規(guī)律指數(shù)規(guī)律正向特性正向特性反向特性反向特性死區(qū)電壓死區(qū)電壓 五、五、PN結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng) 1. 勢(shì)壘電容勢(shì)壘電容Cb應(yīng)用：應(yīng)用：PN結(jié)反向偏置時(shí)結(jié)反向偏置時(shí)變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管 2. 擴(kuò)散電容擴(kuò)散電容Cd平衡少子和非平衡少子

6、平衡少子和非平衡少子PN結(jié)的結(jié)電容結(jié)的結(jié)電容dbjCCC 說(shuō)明說(shuō)明 因因Cj很小，故低頻時(shí)其作很小，故低頻時(shí)其作用可忽略不計(jì)。用可忽略不計(jì)。構(gòu)成構(gòu)成: :實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)PN結(jié)結(jié)PNPN結(jié)結(jié)+ +引線引線+ +管殼管殼1-21-2半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管（簡(jiǎn)稱二極管）（簡(jiǎn)稱二極管）PN二極管的幾種外形二極管的幾種外形 1.2.1 半導(dǎo)體二極管的幾種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體二極管的幾種常見(jiàn)結(jié)構(gòu) 1.點(diǎn)接觸型：圖點(diǎn)接觸型：圖(a) 2.面接觸型：圖面接觸型：圖(b) 3.平面接觸型：圖平面接觸型：圖(c)鍺管：多用于高頻檢波鍺管：多用于高頻檢波硅管：多用于低頻整流硅管：多用于低頻整流 1.2.2

7、1.2.2、二極管的伏安特性、二極管的伏安特性一、二極管和一、二極管和PNPN結(jié)伏安特性的區(qū)別結(jié)伏安特性的區(qū)別 二、二、溫度對(duì)二極管伏安特性的影響溫度對(duì)二極管伏安特性的影響 1. 區(qū)別：正向電阻大，區(qū)別：正向電阻大，反向電流大反向電流大 2. 硅管與鍺管的比較硅管與鍺管的比較硅管：硅管：Uon0.5V，UD=(0.60.8)V（一般?。ㄒ话闳D=0.7V）IS0.1A 鍺管：鍺管： Uon0.1V，UD=(0.10.3)V（一般?。ㄒ话闳D=0.2V），），IS幾十幾十A死區(qū)電壓死區(qū)電壓 三、二極管的主要參數(shù)三、二極管的主要參數(shù)1.1.最大整流電流最大整流電流 ：指平均值。要求：指平均值。要求ID(AV)IF2.2.最高反向工作電壓最高反向工作電壓：指最大值。要求：指最大值。要求URmaxUR3.3.反向電流反向電流IR:要求要求4.4.最高工作頻率最高工作頻率好