模拟电路0102 第一讲 半导体-二极管伏安特性.ppt
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1、电子线路课程简介,重要性:本课程是电子信息类专业重要的专业基础课、主干课程、入门课程、工程类课程,课程内容:半导体器件 - 分离电路 集成电路 应用及深入分析,要求:熟悉电子线路的基本概念、基本理论,掌握基本分析与设计方法,为进一步学习专业知识和走上工作岗位打下坚实基础。,联系方法: 13814042597 办公室:本部10-602,第一章 半导体器件基础,1.1 半导体的基础知识 1.2 PN结与半导体二极管 1.3 特殊二极管 1.4 半导体三极管 1.5 场效应晶体管,1.1 半导体的基础知识,1.1.1 导体、绝缘体和半导体 1.1.2 本征半导体 1.1.3 杂质半导体,1.1.1
2、导体、绝缘体和半导体,导体: 容易导电的物质,如铜、铝、铁、银 等。 绝缘体:不导电的物质,如塑料、陶瓷、石 英、橡胶等。 半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间的物 质。常用的有硅(Si)、锗(Ge)、砷化 镓(GaAs)等。电阻率10-3-109cm,1.1.2 本征半导体,本征半导体:纯净且晶格方向一致的半导体晶体。,硅和锗原子结构图,硅锗最外层电子都是4个,所以都是4价元素。 价电子 : 外层的电子受原子核的束缚力最小,决定着物质的化学性质和导电能力。,共价键结构 : 每两个相邻原子之间共有一对价电子。,自由电子 :共价键中的电子,由于受到其原子核的吸引,是不能在晶体中自由移动的,只有获
3、得足够的能量后才能挣脱共价键的束缚。 本征激发 :在有外界激发的情况下,例如常温( )下,少数价电子获得一定的能量,挣脱共价键的束缚成为自由电子的现象。 空穴 : 价电子挣脱共价键的束缚成为自由电子后,就在原来共价键的位置上留下的一个空位。,本征半导体中存在两种载流子:自由电子和空穴。 电子空穴对 : 在本征半导体中,自由电子和空穴是成对出现的,有一个自由电子,必定有一个空穴。 电子与空穴电荷量相等,极性相反。 自由电子和空穴的复合 : 在自由电子和空穴的产生过程中,自由电子在热骚动过程中和空穴相遇而释放能量,电子空穴对消失。,动态平衡: 它们与温度 的关系:,在常温下( ), 硅 锗 两种半
4、导体导电性能都很弱,1.1.3 杂质半导体,杂质:掺入的元素。 杂质半导体:掺杂后的半导体。 受主杂质:掺入的三价元素。 空穴型(或称P型)半导体:掺杂受主杂质后的半导体。 施主杂质:掺入的五价元素。 电子型(或称N型)半导体:掺杂施主杂质后的半导体。,1.N型半导体 掺入微量的五价元素(如磷)所形成的N型杂质半导体:,总的自由电子数远远大于空穴数 多数载流子(多子):自由电子。 少数载流子(少子):空穴。,热平衡条件(质量作用定律):两种热平衡载流子浓度的乘积恒等于本征载流子浓度的平方: 电中性条件:假设在室温时杂质原子已全部电离,则带负电的自由电子浓度恒等于带正电的施主杂质离子和空穴浓度之
5、和: 通常满足 时:,2.P型半导体 掺入微量的三价元素(硼)所形成的P型杂质半导体: 多数载流子(多子):空穴。 少数载流子(少子):电子。,P型半导体中电子浓度n和空穴浓度p: 空穴的浓度近似等于受主杂质的浓度,与温度无关。 电子的浓度与受主杂质的浓度成反比,且随温度的升高而迅速增大。,1.2 PN结与半导体二极管,1.2.1 PN结的形成 1.2.2 PN结的单向导电性 1.2.3 PN结的电容特性 1.2.4 半导体二极管及其参数 1.2.5 二极管的电路模型,1.2.1 PN结的形成,PN结:通过掺杂工艺,把本征硅(或锗)片的一边做成P型半导体,另一边做成N型半导体,并且保持晶格的连
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