半導體基本器件及應用電路74335課件

第一章半導體基本器件及應用電路§1.1半導體材料及導電特性§1.2PN結(jié)原理§1.4雙極型晶體管§1.3晶體二極管及應用返回1.1半導體材料及導電特性1.1.1本征半導體1.1.2雜質(zhì)半導體1.1.3漂移電流與擴散電流引言返回1.1半導體材料及導電特性返回1.1.1本征半導體（intrinsicsemiconductor）返回E

g（二）本征激發(fā)和兩種載流子a:空穴帶正電量b：空穴是半導體中所特有的帶單位正電荷的粒子，與電子電量相等，符號相反c：空穴在價帶內(nèi)運動，也是一種載流子。在外電場作用下可在晶體內(nèi)定向移動空穴：自由電子載流子：帶單位負電空穴載流子：帶單位正電返回（三）本征載流子（intrinsiccarrier）濃度

本征激發(fā)電子空穴E

g1電子空穴隨機碰撞復合（自由電子釋放能量）電子空穴對消失23本征激發(fā)動態(tài)平衡復合是電子空穴對的兩種矛盾運動形式。返回（一）N型半導體（NTypesemiconductor）

室溫T=300k+++++5返回（二）P型半導體（Ptypesemiconductor）----返回（三）雜質(zhì)半導體中的載流子濃度本征半導體中載流子由本征激發(fā)產(chǎn)生：ni=pi摻雜半導體中（NorP）→摻雜越多→多子濃度↑→少子濃度↓雜質(zhì)半導體載流子由兩個過程產(chǎn)生：雜質(zhì)電離→多子

本征激發(fā)→少子由半導體理論可以證明，兩種載流子的濃度滿足以下關系：1熱平衡條件：溫度一定時，兩種載流子濃度積之，等于本征濃度的平方。N型半導體：若以nn表示電子（多子），pn表示空穴（少子）則有nn.pn=ni2P型半導體：pp表示空穴（多子），np表示電子濃度（少子）

Pp.np=ni22

電中性條件：整塊半導體的正電荷量與負電荷量恒等。N型：No表示施主雜質(zhì)濃度，則：nn=No+pnP型：NA表示受主雜質(zhì)濃度，

Pp=NA+np由于一般總有No>>pnNA>>np所以有N型：nn≈No

且：pn≈ni2/ND

P型：pp≈NA

np≈ni2/NA

多子濃度等于摻雜濃度少子濃度與本征濃度ni2有關，與溫度無關

隨溫度升高而增加，是半導體 元件溫度漂移的主要原因多子濃度少子濃度返回(二）擴散電流（diffusioncurrent）光照N型半導體x●●●●●●●○○○○○●●●n

(x)p

(x)載流子濃度熱平衡值熱平衡值x●●●●●●●○○○○○●●●●●●●●●●○○○○○●●●●●●●●●●○○○○○●●●返回§1.2PN結(jié)原理1.2.2空間電荷區(qū)特點：1.2.1PN結(jié)的形成及特點返回NP++++++++++++++++----------------§1.2PN結(jié)原理ENP++++++++++++++++----------------返回1.2.1PN結(jié)的形成及特點1.2.2空間電荷區(qū)特點：NP++++++++++++++++----------------Eρ電荷密度E電場強度φ電位qUФ內(nèi)建電位勢壘（電子勢能）qUФPN返回1.3晶體二極管及應用1．3．2二極管的電阻1．3．3二極管的交流小信號等效模型1.3.4二極管應用電路1．3．1晶體二極管的伏安特性引言返回1．3．5穩(wěn)壓管1．3．6PN結(jié)電容1．3．7PN結(jié)的溫度特性1．3．8二極管主要參數(shù)1.3晶體二極管及應用NP++++++++++++++++----------------E1.3.1晶體二極管的伏安特性返回NP++++++++++++++++----------------2.反向偏置，反向電流RUUiRNP++++++++++++++++----------------UФUФ+UiRiRiRiR++__返回Si（二）伏安特性Ge1.0iDuD●UON●UON返回Si（二）伏安特性iR=-IsGeSiGeU(BR)U(BR)1.0iDuD返回IDQ●UDiDuDuD（忽略R上的電壓）1．3．2二極管的電阻返回rdCJSi1.0iDuD●●在低頻工作時，CJ可忽略。電路仿真1．3．3二極管的交流小信號等效模型返回uiui1.3.4二極管應用電路1整流電路ui<0，二級管截止，iD=0，uo=0+uo-iDui>0，二級管導通，，uo=ui電路仿真2二極管限幅電路右圖為雙向的限幅電路如果設：二極管的開啟電壓UON=0.7V則有：|ui|<UON時，D1和D2都截止，回路中的電流iD=0，uo=ui。iD如果，ui>UON，D1導通D2截止，回路中的電流，利用二極管正向穩(wěn)壓特性，uo=UON

。如果，ui<-UON，D1截止D2導通，回路中的電流，uo=-UON

。uDiDUON電路仿真+uo-返回IZminIZmax●UZIZΔUZ1．3．5穩(wěn)壓管返回UiUZUDIZminIZmax●UZIZΔUZ電路仿真返回IZminIZmax●UZIZΔUZrzIzUZUZ返回返回1．3．6PN結(jié)電容++++++++++++++++----------------RUU++__iR++++++++++++++++----------------C·CTUDuDrTCT返回載流子濃度。。。。。。。。。。。。。。。。ΔQpΔQn.................

PNU+ΔU⊕⊕⊕⊕⊕⊕------。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。....