本征半导体结构示意图
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第二章_半导体杂质和缺陷能级
例如二元化合物AB中，替位原子可以有两种，A取代B的称
为AB，B取代A的称为BA。
一般认为AB是受主，BA是施主。因为B的价电子比A的多， B取代A后，有把多余的价电子施放给导带的趋势；相反，A取 代B后则有接受电子的倾向。例如在砷化镓中，砷取代镓原子为 AsGa，起施主作用，而镓取代砷原子为GaAs，起受主作用。这种 点缺陷也称为反结构缺陷。
掺杂浓度及掺杂时的外界条件有关。
两性杂质
两性杂质是指在半导体中既可作施主又可作受主的 杂质。
如Ⅲ-Ⅴ族GaAs中掺Ⅳ族Si。
如果Si替位Ⅲ族As，则Si为施主；
如果Si替位Ⅴ族Ga，则Si为受主。
所掺入的杂质具体是起施主还是受主与工艺有关。
5、VI族元素
氧、硫、硒、碲与V族元素性质相近，常取代V族原子。
在离子性强化合物的半导体，由于组成晶 体的元素偏离正常化学比而形成的缺陷。
A B A B A B
VA
B
B A B A
A B A B A B B A B A B A A B A A B VB B A B A B A
偏离化学比缺陷
PbS
S空位 Pb 空位 脱氧
n型 p型 n型
ZnO
替位式原子（反结构缺陷）
当ND>>NA时
n= ND-NA ≈ ND，半导体是n型的
当ND<<NA时
p= NA-ND ≈ NA，半导体是p型的
杂质的高度补偿 补偿后半导体中的净杂质浓度。
当ND≈NA时
有效杂质浓度
当ND>NA时
ND-NA 为有效施主浓度
为AB，B取代A的称为BA。
一般认为AB是受主，BA是施主。因为B的价电子比A的多， B取代A后，有把多余的价电子施放给导带的趋势；相反，A取 代B后则有接受电子的倾向。例如在砷化镓中，砷取代镓原子为 AsGa，起施主作用，而镓取代砷原子为GaAs，起受主作用。这种 点缺陷也称为反结构缺陷。
掺杂浓度及掺杂时的外界条件有关。
两性杂质
两性杂质是指在半导体中既可作施主又可作受主的 杂质。
如Ⅲ-Ⅴ族GaAs中掺Ⅳ族Si。
如果Si替位Ⅲ族As，则Si为施主；
如果Si替位Ⅴ族Ga，则Si为受主。
所掺入的杂质具体是起施主还是受主与工艺有关。
5、VI族元素
氧、硫、硒、碲与V族元素性质相近，常取代V族原子。
在离子性强化合物的半导体，由于组成晶 体的元素偏离正常化学比而形成的缺陷。
A B A B A B
VA
B
B A B A
A B A B A B B A B A B A A B A A B VB B A B A B A
偏离化学比缺陷
PbS
S空位 Pb 空位 脱氧
n型 p型 n型
ZnO
替位式原子（反结构缺陷）
当ND>>NA时
n= ND-NA ≈ ND，半导体是n型的
当ND<<NA时
p= NA-ND ≈ NA，半导体是p型的
杂质的高度补偿 补偿后半导体中的净杂质浓度。
当ND≈NA时
有效杂质浓度
当ND>NA时
ND-NA 为有效施主浓度
敏感功能材料02电功能材料
第二节 电功能材料
典型半导体材料分类及其应用
按组成分类
元素半导体
化合物半导体 固溶体半导体
固溶体半导体
元素半导体
化合物半导体
1. 元素半导体 元素半导体
本征半导体 杂质半导体
第二节 电功能材料
高纯度、无缺陷的 元素半导体（Si、Ge和 金刚石）。杂质浓度小 于10-9
本征半导体 共价键结构 示意图
能量比价带低的各能带一般都是满带，价带可以是满带， 也可以是导带 。
第二节 电功能材料
导体的能带中都有未被填满的价带，其导带与价 带之间的禁带非常窄，在室温下电子很容易获得 能量而跳跃至导带而导电；在外电场的作用下， 电子可由价带跃迁到导带，从而形成电流。
绝缘体的能带结构是满带与导带之间被一个较宽 的禁带所隔开，大约9eV左右，在常温下几乎很少 有电子可以被激发越过禁带，因此其电导率很低。
非金属导体材料主要用作耐腐蚀导体和导电 填料。
第二节 电功能材料
四、半导体材料
导电性能介于金属和绝缘 体之间；
（σ＝10-7～104） 具 有 负 的 电 阻 温 度 系 数 。 （导体具有正的电阻温度系数）
: 电阻随温度的变化率定义为电阻温度系数。 T
T
1 RT
dRT dT
为正值，表示随温度的升高电阻增加； 为负值，表示随温度的升高电阻减小；
左右
温度传感器
②适当波长的光照可以改变半导体的导电能力(光电效应)
如在绝缘衬底上制备的硫化镉(CdS)薄膜，无光照时的暗电阻为几十
MΩ，当受光照后电阻值可以下降为几十KΩ
光电式传感器
③半导体的导电能力还随电场、磁场等的作用而改变(霍尔效
应等)
电场/磁传感器
第四讲 半导体基本知识
如图所示，电源的正极接 区 负极接P区 如图所示，电源的正极接N区，负极接 区，这种接法叫 结加反向电压或反向偏置。 做PN结加反向电压或反向偏置。 结加反向电压或反向偏置
② PN结外加反向电压 结外加反向电压
流过PN结的电流主要是少子的漂移决定的， 流过 结的电流主要是少子的漂移决定的，称为 结的电流主要是少子的漂移决定的 PN结的反向电流。 结的反向电流 结的反向电流。 PN结的反向电流很小，而且与反向电压的大小 结的反向电流很小， 结的反向电流很小 基本无关。 结表现为很大的电阻 称之截止。 结表现为很大的电阻， 基本无关。PN结表现为很大的电阻，称之截止。
3. PN结的形成 结的形成
浓度差引起载流子的扩散。 浓度差引起载流子的扩散。
扩散的结果形成自建电场。 扩散的结果形成自建电场。
空间电荷区也称作 “耗尽区” “势垒 耗尽区” 区”
3. PN结的形成 结的形成
自建电场阻止扩散，加强漂移。 自建电场阻止扩散，加强漂移。
动态平衡。 动态平衡。 扩散=漂移 扩散 漂移
晶体共价键结构平面示意图
本征半导体的特性
(1)本征半导体在绝对零度（T=0K相当于 － 本征半导体在绝对零度（ 相当于T=－ 本征半导体在绝对零度 相当于 273℃）时，相当于绝缘体。在室温条件下，本 相当于绝缘体。在室温条件下， ℃ 征半导体便具有一定的导电能力。 征半导体便具有一定的导电能力。 (2)在本征半导体中，激发出一个自由电子，同时 在本征半导体中， 在本征半导体中 激发出一个自由电子， 便产生一个空穴。电子和空穴总是成对地产生， 便产生一个空穴。电子和空穴总是成对地产生， 称为电子空穴对。 称为电子空穴对。 (3)半导体中共价键分裂产生电子空穴对的过程叫 半导体中共价键分裂产生电子空穴对的过程叫 做本征激发（ 做本征激发（Intrinsic Excitation）。 ）。 (4)产生本征激发的条件：加热、光照及射线照射。 产生本征激发的条件： 产生本征激发的条件 加热、光照及射线照射。
② PN结外加反向电压 结外加反向电压
流过PN结的电流主要是少子的漂移决定的， 流过 结的电流主要是少子的漂移决定的，称为 结的电流主要是少子的漂移决定的 PN结的反向电流。 结的反向电流 结的反向电流。 PN结的反向电流很小，而且与反向电压的大小 结的反向电流很小， 结的反向电流很小 基本无关。 结表现为很大的电阻 称之截止。 结表现为很大的电阻， 基本无关。PN结表现为很大的电阻，称之截止。
3. PN结的形成 结的形成
浓度差引起载流子的扩散。 浓度差引起载流子的扩散。
扩散的结果形成自建电场。 扩散的结果形成自建电场。
空间电荷区也称作 “耗尽区” “势垒 耗尽区” 区”
3. PN结的形成 结的形成
自建电场阻止扩散，加强漂移。 自建电场阻止扩散，加强漂移。
动态平衡。 动态平衡。 扩散=漂移 扩散 漂移
晶体共价键结构平面示意图
本征半导体的特性
(1)本征半导体在绝对零度（T=0K相当于 － 本征半导体在绝对零度（ 相当于T=－ 本征半导体在绝对零度 相当于 273℃）时，相当于绝缘体。在室温条件下，本 相当于绝缘体。在室温条件下， ℃ 征半导体便具有一定的导电能力。 征半导体便具有一定的导电能力。 (2)在本征半导体中，激发出一个自由电子，同时 在本征半导体中， 在本征半导体中 激发出一个自由电子， 便产生一个空穴。电子和空穴总是成对地产生， 便产生一个空穴。电子和空穴总是成对地产生， 称为电子空穴对。 称为电子空穴对。 (3)半导体中共价键分裂产生电子空穴对的过程叫 半导体中共价键分裂产生电子空穴对的过程叫 做本征激发（ 做本征激发（Intrinsic Excitation）。 ）。 (4)产生本征激发的条件：加热、光照及射线照射。 产生本征激发的条件： 产生本征激发的条件 加热、光照及射线照射。
模拟电子课件第一章_半导体材料及二极管
–10 0 0.2 0.4
–20
I/uA
锗管的伏安特性
图 二极管的伏安特性
ID
UD
-
UD / V
34
1.正偏伏安特性
当正向电压比较小时，正向电流很小，几乎为零。，
相应的电压叫死区电压。
死区电压： 硅二极管为0.5V左右 锗二极管为0.1V左右
i/mA 30
当正向电压超过死区电压后，二极 管导通, 电流与电压关系近似指数关 系。
42
3.二极管的其它主要参数
➢最大平均整流电流 : I F 允许通过的最大正向平均电流 ➢最高反向工作电压 : 最V大R 瞬时值，否则二极管击穿
1
18
半导体中某处的扩散电流 主要取决于该处载流子的浓 度差（即浓度梯度），而与 该处的浓度值无关。即扩散 电流与载流子在扩散方向上 的浓度梯度成正比，浓度差 越大，扩散电流也越大。
图1.6 半导体中载流子的浓度分布
1
19
即:某处扩散电流正比于浓度分布曲线上该点处的斜率
和。
dn( x) dx
dp ( x) dx
在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素，即构成 N 型半导体 (或称电子型半导体)。
常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。
1
10
原来晶格中的某些硅原子将 被杂质原子代替。 杂质原子与周围四个硅原子 组成共价键时多余一个电子。 这个电子只受自身原子核吸引， 在室温下可成为自由电子。
5价的杂质原子可以提供电子， 所以称为施主原子。
Problem: N型半导体是否呈电中性？
1
+4
+4
+5
+4
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I/uA
锗管的伏安特性
图 二极管的伏安特性
ID
UD
-
UD / V
34
1.正偏伏安特性
当正向电压比较小时，正向电流很小，几乎为零。，
相应的电压叫死区电压。
死区电压： 硅二极管为0.5V左右 锗二极管为0.1V左右
i/mA 30
当正向电压超过死区电压后，二极 管导通, 电流与电压关系近似指数关 系。
42
3.二极管的其它主要参数
➢最大平均整流电流 : I F 允许通过的最大正向平均电流 ➢最高反向工作电压 : 最V大R 瞬时值，否则二极管击穿
1
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半导体中某处的扩散电流 主要取决于该处载流子的浓 度差（即浓度梯度），而与 该处的浓度值无关。即扩散 电流与载流子在扩散方向上 的浓度梯度成正比，浓度差 越大，扩散电流也越大。
图1.6 半导体中载流子的浓度分布
1
19
即:某处扩散电流正比于浓度分布曲线上该点处的斜率
和。
dn( x) dx
dp ( x) dx
在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素，即构成 N 型半导体 (或称电子型半导体)。
常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。
1
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原来晶格中的某些硅原子将 被杂质原子代替。 杂质原子与周围四个硅原子 组成共价键时多余一个电子。 这个电子只受自身原子核吸引， 在室温下可成为自由电子。
5价的杂质原子可以提供电子， 所以称为施主原子。
Problem: N型半导体是否呈电中性？
1
+4
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+4
半导体、二级管和三极管概述
PN结加反向电压
PN结加反向电压时， 内建电场被增强，势垒 高度升高，空间电荷区 宽度变宽。这就使得多 子扩散运动很难进行， 扩散电流趋于零；
而少子漂移运动处于优势，形成微小的反向的电流。
流过PN结的反向电流称为反向饱和电流(即IS)， PN结呈现为大电阻。由于IS很小,可忽略不计,所 以该状态称为：PN结反向截止。 总结 PN结加正向电压时，正向扩散电流远大于漂移电 流， PN结导通；PN结加反向电压时，仅有很小的 反向饱和电流IS，考虑到IS≈0，则认为PN结截止。
基区空穴 的扩散
扩散运动形成发射极电流IE，复合运动Байду номын сангаас成基极电 流IB，漂移运动形成集电极电流IC。
电流分配：
IE＝IB＋IC
IE－扩散运动形成的电流 IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流
直流电流 放大系数
IC IB
iC iB
交流电流放大系数
I CEO (1 ) I CBO
稳压管的伏安特性
稳压管的主要参数 稳定电压Uz：Uz是在规定电流下稳压管的反向击 穿电压。 稳定电流IZ：它是指稳压管工作在稳压状态时， 稳压管中流过的电流，有最小稳定电流IZmin和最大 稳定电流IZmax之分。
（6）其它类型二极管 发光二极管：在正向导通其正向电流足够大时， 便可发出光，光的颜色与二极管的材料有关。广 泛用于显示电路。
图4 本征半导体中 自由电子和空穴
本征半导体的载流子的浓度 本征激发：半导体在热激发下产生自由电子和空 穴对的现象称为本征激发。 复合：自由电子在运动过程中如果与空穴相遇就 会填补空穴，使两者同时消失。 在一定的温度下，本征激发所产生的自由电子与 空穴对，与复合的自由电子与空穴对数目相等，达 到动态平衡。即在一定温度下本征半导体的浓度是 一定的，并且自由电子与空穴浓度相等。
1章 常用半导体器件图
ΔI 0
0
ui
U
ΔU
例4.Dio －
E
5.稳压管的参数及应用
• ⑴.稳压管的(应用电路)工作原理：
IR ＋
R
Ui
Z
IZ
IL RL
•
┗┓ D
－
IR=IZ + IL IR =(Ui –UZ)/R
稳压管的伏安特性和等效电路
返回
⑴.稳压管稳压电路
返回
⑵.稳压管的参数
• • • • • ①.稳定电压UZ ②.稳定电流IZ ③.额定功耗PZ ④.稳压管的温度系数 ⑤.动态电阻rZ
(1).PN结内部载流子 的运动：
①.多子的扩散运动： ②.自建电㘯和 耗尽层的形成： 载流子复合
③.少数载流子的 漂移运动：
返回
2. PN结的单向导电性：
(1). PN结加正向电压时导通
返回
(2).PN结加反向电压时截止
返回
3.PN结的伏安特性
• ⑴. PN结的电流方程：
i Is(
qu kT
返回
图1.5.1 单结晶体管的结构示意图和等效电路
返回
图1.5.2 单结晶体管特性曲线的测试
返回
图1.5.3 单结晶体管组成的振荡电路
返回
图1.5.4 晶闸管的外形
返回
图1.5.5 晶闸管的结构、等效电路和符号
返回
图1.5.6 晶闸管的工作原理
返回
图1.5.7 晶闸管的伏安特性曲线
返回
返回
图1.6.1 基片与管芯图
返回
图1.6.2 集成电路的剖面图及外形
返回
图1.6.3 PN结隔离的制造工艺
Pi=Ni
P = Pa ＋ Pi N = Ni （多子）P＞n（少子）
11 半导体的基础知识
1.1 半导体的基础知识1.1.1 本征半导体1.1.2 杂质半导体1.1.3 PN结及其单向导电性1.1.1 本征半导体一、何谓半导体和本征半导体半导体—导电能力介于导体和绝缘体之间的物质常用：硅 Si、锗 Ge、砷化镓 GaAs 本征半导体—纯净的具有晶体结构的半导体硅(锗)的原子结构模型表示四价元素原子核和内层电子所具有的净电荷硅(锗)的晶格结构示意图硅(锗)的晶格结构示意图⏹共价键⏹本征激发，成对产生自由电子和空穴⏹有两种载流子导电：空穴带正电，电子带负电⏹复合⏹动态平衡⏹温度一定时，自由电子-空穴对的浓度一定。
温度升高或受光照时，载流子浓度增大⏹常温下导电性能差1.1.2 杂质半导体掺杂后的半导体称为杂质半导体其导电能力大大增强，导电性能得到改善。
掺入五价杂质元素（如磷、砷、锑）→N型半导体掺入三价杂质元素（如硼、铝、铟）→P型半导体一、N 型半导体的结构及导电机理 晶格结构⏹杂质离子不是载流子。
⏹多子：自由电子；少子：空穴。
⏹整个半导体呈电中性。
电结构二、P 型半导体的结构及导电机理晶格结构电结构⏹多子：空穴；少子：自由电子。
⏹整个半导体呈电中性。
杂质离子不是载流子。
三、杂质半导体的导电性能杂质半导体导电性能主要取决于多子浓度。
多子浓度主要由掺杂浓度决定，其值较大且稳定，故杂质半导体导电性能得到显著改善。
少子对杂质半导体导电性能也有影响，由于少子由本征激发产生，其大小随温度升高和光照而增大，故半导体器件对温度、光照敏感，在应用中要注意温度、光照对半导体器件及其电路性能的影响。
一、何谓PN 结PN 结二、PN 结的形成内电场阻碍扩散运动 促进漂移运动扩散运动载流子的扩散运动一、何谓PN 结空间电荷区 内电场空间电荷区及其内电场 达到动态平衡，形成PN 结二、PN 结的形成 续动态平衡时的PN 结中的 载流子运动及电流⏹动态平衡时：扩散电流等于漂移电流，流过PN结的总电流为零。
空间电荷区宽度一定，内电场强度一定。
常用半导体器件 (2)
1
1
容易证明：
4）定义： iC
iE
共基交流电流放大系数
为另一个电流放大系数，
它也只与管子的结构尺寸和掺杂 浓度有关，与外加电压无关。一
般 = 0.90.99
三极管电路的三种组态
BJT的三种组态
共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示； 共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示。 共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示;
iD/mA
1.2 1.0 0.8
静态工作点 Q
+
++
VI 10V
vD vD
线性
非线性
0.4
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 D/V
线性： vD = VI - iD R
联立求解，
图解法
非线性： iD IS (evD /VT 1) 可得VD、ID 直线与伏安特性的交点
图解法关键——画直线
*本征半导体导电特点1：其能力容易受温度、光照等环境因素影响
温度↑→载流子浓度↑→导电能力↑
1.1.2 杂质半导体
定义：通过扩散工艺，掺入了少量合适的杂 质元素的半导体。
分类：N型半导体；P型半导体
N型半导体
P型半导体
掺入五价杂质元素（如磷） 掺入三价杂质元素（如硼）
自由电子 ＝ 多子 空穴 ＝ 少子
1.1 半导体基本知识
根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分 导体、绝缘体和半导体。
半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间。 典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓
GaAs等。
本征半导体：纯净的具有晶体结构的半导体。 杂质半导体：通过扩散工艺，掺入了少量合适
半导体
PN结 1. PN结的形成 2. PN结的单向导电性 PN结正向偏置： P区接电源正极； N区接负极
PN结反向偏置： P区接电源负极； N区接正极
总结：PN结加正向电压时，结电阻很低，正向电流较大， 处于导通状态；PN结加反向电压时，结电阻很高，反向 电流很小，处于截止状态，这就是PN结的单向导电性。
半导体二极管 1.二极管的基本结构 2.二极管的伏安特性 3.二极管的主要参数 半导体二极管的核心部分是一个PN结
半导体二极管图形符号 PN结的两端引出电极，P区引出的电极为阳极，N区引出 的电极为阴极，然后用管壳封装，就构成半导体二极管。 半导体二极管按制造材料分为硅管和锗管。 半导体二极管按PN结的结构分为点接触型和面接触型。点 接触型二极管PN结面积小，不能通过较大的电流，一般用 于高频和小功率的场合；面接触型二极管PN结面积大，可 以通过较大的电流，一般用于低频和大电流整流电路。
半导体二极管 1.二极管的基本结构
2.二极管的伏安特性 3.二极管的主要参数 二极管两端的电压与流过二极管电流的关系曲线称为二极 管的伏安特性，它可以通过实验测出。 二极管加正向电压时的曲线称为二极管的正向特性。 二极管加反向电压时的曲线称为二极管的反向特性。
实验测出的二极管 V-I特性曲线
实验测出的二极管 V-I特性曲线
PN结 1. PN结的形成 2. PN结的单向导电性 PN结正向偏置： P区接电源正极； N区接负极
正向偏置时外加电压的电场与结内电场方向相反，在这个 外加电场的作用下，PN结的平衡被打破，外加电场驱使P 区的空穴，N区的电子进入空间电荷区，分别和空间电荷 区的一部分负离子和一部分正离子中和，使PN结变窄，内 电场被消弱。多子的扩散增强，形成较大的正向电流，此 时PN结呈现低电阻值，处于导通状态。 正向偏置时，由少数载流子形成的漂移电流的方向与扩散 电流相反，和正向电流相比，其数值很小，可以忽略不计
半导体二极管培训教程
第一章 半导体二极管
＋4
＋4
＋4
键外 电子
＋4
＋5
＋4
施主 原子
＋4
＋4
＋4
图 1 - 4 N型半导体共价键结构
第一章 半导体二极管
2. P型半导体
在本征半导体中, 掺入微量３价元素, 如硼、镓、铟等, 则 原来晶格中的某些硅 (锗)原子被杂质原子 代替。
＋4
＋4
＋4
受主 原子
＋4
＋4
＋4
空位
＋4
因浓度差
多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区
空间电荷区形成内电场
内电场促使少子漂移
内电场阻止多子扩散
第一章 半导体二极管
最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。对于 P型半导体和N型 半导体结合面， 离子薄层形成的 空间电荷区称为 PN结。在空间电 荷区，由于缺少 多子，所以也称 耗尽层。
第一章 半导体二极管
＋4
＋4
＋4
价
电
＋4
子
共
＋4
＋4
＋4
价
键
图1–1 硅和锗简化原子
结构模型
＋4
＋4
＋4
图 1 – 2共价键中的价电子由于热运动而获得一定的能量, 其 中少数能够摆脱共价键的束缚而成为自由电子, 同时必然
在共价键中留下空位, 称为空穴。空穴带正电, 如图 1-３所
PN结面积大，用 于工频大电流整流电路。
第一章 半导体二极管
金属触丝 N型锗片
阳极引线
阴极引线
外壳
(a) 点 接 触 型
铝合金小 球 N型硅
阳极引线 PN结 金锑合金
底座
阴极引线
第一章 半导体的n型、p型掺杂
23
4.掺杂工艺简介
中等电流离子注入机的示意图
谢谢
17
4.掺杂工艺简介
扩散和离子注入的示意图
18
4.掺杂工艺简介
杂质扩散通常是在经仔细控制的石英高温炉管中放 入半导体硅晶片并通入含有所需掺杂剂的气体混合 物。硅的温度在800-1200℃；砷化镓的温度在6001000℃。扩散进入半导体内部的杂质原子数量与气 体混合物中的杂质分压有关。 对硅而言，B、P和As分别是常用的p型和n型掺杂剂， 它们在硅中都有极高的固溶度，可高于5×1020cm-3。 引入方式有：固态源（BN、As2O3、P2O5）；液态源 （BBr3、AsCl3、POCl3）；气体源（B2H6、AsH3、 PH3 ），其中液态源最常用。
19
4.掺杂工艺简介
使用液态源的磷扩散的化学反应如下：
4 P O C l 3 O 2 P O 6 C l 3 2 2 5 2
P2O5在硅晶片上形成一层玻璃并由硅还原出磷，氯 气被带走。
2 P O 5 S i 4 P 5 S i O 25 2
20
4.掺杂工艺简介
对砷化镓的扩散工艺而言，因砷的蒸汽压高，所以需要特别 的方式来防止砷的分解或蒸发所造成的损失。包括含过压的 封闭炉管中扩散及在含有掺杂氧化物覆盖层（氮化硅）的开 发炉管中扩散。p型扩散选用Zn元素，采用Zn-Ga-As合金或 ZnAs2（封闭炉管法）或ZnO-SiO2（开放炉管法）。n型掺杂 剂有硒和碲。
2
1.半导体概述
根据物体导电能力（电阻率） 的不同，物质可分为导体(ρ<101Ω·cm)、绝缘体(ρ>109 Ω·cm)和·cm)三大类。
半导体应用极为广泛，因为它 具有热敏性、光敏性、掺杂性等特 殊性能。
4.掺杂工艺简介
中等电流离子注入机的示意图
谢谢
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4.掺杂工艺简介
扩散和离子注入的示意图
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4.掺杂工艺简介
杂质扩散通常是在经仔细控制的石英高温炉管中放 入半导体硅晶片并通入含有所需掺杂剂的气体混合 物。硅的温度在800-1200℃；砷化镓的温度在6001000℃。扩散进入半导体内部的杂质原子数量与气 体混合物中的杂质分压有关。 对硅而言，B、P和As分别是常用的p型和n型掺杂剂， 它们在硅中都有极高的固溶度，可高于5×1020cm-3。 引入方式有：固态源（BN、As2O3、P2O5）；液态源 （BBr3、AsCl3、POCl3）；气体源（B2H6、AsH3、 PH3 ），其中液态源最常用。
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4.掺杂工艺简介
使用液态源的磷扩散的化学反应如下：
4 P O C l 3 O 2 P O 6 C l 3 2 2 5 2
P2O5在硅晶片上形成一层玻璃并由硅还原出磷，氯 气被带走。
2 P O 5 S i 4 P 5 S i O 25 2
20
4.掺杂工艺简介
对砷化镓的扩散工艺而言，因砷的蒸汽压高，所以需要特别 的方式来防止砷的分解或蒸发所造成的损失。包括含过压的 封闭炉管中扩散及在含有掺杂氧化物覆盖层（氮化硅）的开 发炉管中扩散。p型扩散选用Zn元素，采用Zn-Ga-As合金或 ZnAs2（封闭炉管法）或ZnO-SiO2（开放炉管法）。n型掺杂 剂有硒和碲。
2
1.半导体概述
根据物体导电能力（电阻率） 的不同，物质可分为导体(ρ<101Ω·cm)、绝缘体(ρ>109 Ω·cm)和·cm)三大类。
半导体应用极为广泛，因为它 具有热敏性、光敏性、掺杂性等特 殊性能。
模拟电子_半导体物理_PN结
PN结的接触电位差：
Vφ VT ln
Vφ VT ln
pp pn
ni2
VT ln
nn np
p p nn
ND N A VT ln ni2
T=300K 时，锗的Vφ≈0.2~0.3V，硅的Vφ≈0.6~0.8V
2013-8-12 28
内电场越强，就使漂移 运动越强，而漂移使空 间电荷区变薄。 P型半导体区
_
N
+
内电场
外电场 R
E
2013-8-12
34
图5-8 PN结加正向电压时导通
2013-8-12
35
外加正向电压时PN结载流子的分布
PN结可以不对称的.
2013-8-12 36
PN 结反向偏置：
变厚 － _ P － － － + + + + 内电场 R 内电场被被加强，多子 的扩散受抑制。少子漂 移加强，但少子数量有 限，只能形成较小的反 向电流。 + N
2013-8-12
5
模拟信号
模拟信号的特点是，在时间上和幅值上均是连续的， 在一定动态范围内可能取任意值。 从宏观上看，我们周围的世界大多数物理量都是时间 连续、数值连续的变量。 处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。
2013-8-12
6
加热炉电子系统
2013-8-12
7
第五章 半导体二极管及应用电路
PN结可以是不对称的.
漂移运动 N型半导体区
内建电场E － － － － － －
－ － － － － － － － － － － － － － － － － －
空间电荷区， 也称耗尽层。
2013-8-12
+ + + + + +
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图5-1-1 反馈放大器的组成框图
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图5-1-2 四种类型反馈放大(a)
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图5-1-2 四种类型反馈放大(b)
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图5-1-2 四种类型反馈放大(c)
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图5-1-2 四种类型反馈放大(d)
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图5-1-3 负反馈放大器输入信号源
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图5-1-4 电压并联负反馈电路
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反馈放大器的组成框图 四种类型反馈放大器(a) 四种类型反馈放大器(b) 四种类型反馈放大器(c) 四种类型反馈放大器(d) 反馈放大器输入信号源 电压并联负反馈电路 电流串联和电压串联负反馈电路 两级负反馈放大器电流串联(a) 两级负反馈放大器电流并联(b) 两级负反馈放大器电流并联(c) 集成运放组成的负反馈放大器 MOS管电流串联正反馈放大器
模
拟
电
子
线
路
主讲：
李贤志
副教授
下课
办公室：A201 电 话：3306878(O) 3387761(H) Email:Lixzhi@
第5章 放大器中的负反馈
5.1 反馈放大器的基本概念 5.2 负反馈对放大器性能的影响 5.4 深度负反馈
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5.1 反馈放大器的基本概念
图5-1-1 图5-1-2 图5-1-2 图5-1-2 图5-1-2 图5-1-3 图5-1-4 图5-1-5 图5-1-6 图5-1-6 图5-1-6 图5-1-7 图5-1-8
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图5-2-4 推导Ro的电路模型
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图5-2-4 推导Ro的电路模型
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图5-2-5 单极点系统的幅频特性
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图5-2-6 负反馈改变放大器的非线性失真
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5.4 深度负反馈
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图5-2-6 负反馈改变放大器的非线性失真
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图5-2-1 推导输入电阻的组成方框
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图 5 2 2 电 压 串 联 和 电 压 并 联 反 馈 放 大 器 模 下课 型
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图5-2-3 推导电压串联反馈放大器的Rof的电路模型
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图5-2-3 推导电压并联反馈放大器的Rof的电路模型
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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5.2 负反馈对放大器性能的影响
图5-2-1 推导输入电阻的组成方框 图5-2-2 电压串联和电压并联放大器模型 图5-2-3 推导电压串联反馈放大器的Rof的电路模型
图5-2-3 推导电压并联反馈放大器的Rof的电路模型
图5-2-4 推导Ro的电路模型(a) 图5-2-4 推导Ro的电路模型(b) 图5-2-5 单极点系统的幅频特性
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图5-1-5 电流串联和电压串联负反馈电路
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图5-1-6 两级负反馈放大器电流串联 (a)
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图5-1-6 两级负反馈放大器电流并联(b)
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图5-1-6 两级负反馈放大器电流并联(c)
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图5-1-7 集成运放组成的负反馈放大器
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图5-1-8 MOS管电流串联正反馈放大器
图5-1-1 反馈放大器的组成框图
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图5-1-2 四种类型反馈放大(a)
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图5-1-2 四种类型反馈放大(b)
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图5-1-2 四种类型反馈放大(c)
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图5-1-2 四种类型反馈放大(d)
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图5-1-3 负反馈放大器输入信号源
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图5-1-4 电压并联负反馈电路
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反馈放大器的组成框图 四种类型反馈放大器(a) 四种类型反馈放大器(b) 四种类型反馈放大器(c) 四种类型反馈放大器(d) 反馈放大器输入信号源 电压并联负反馈电路 电流串联和电压串联负反馈电路 两级负反馈放大器电流串联(a) 两级负反馈放大器电流并联(b) 两级负反馈放大器电流并联(c) 集成运放组成的负反馈放大器 MOS管电流串联正反馈放大器
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第5章 放大器中的负反馈
5.1 反馈放大器的基本概念 5.2 负反馈对放大器性能的影响 5.4 深度负反馈
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5.1 反馈放大器的基本概念
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图5-2-4 推导Ro的电路模型
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图5-2-5 单极点系统的幅频特性
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图5-2-6 负反馈改变放大器的非线性失真
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5.4 深度负反馈
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图5-2-6 负反馈改变放大器的非线性失真
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图5-2-1 推导输入电阻的组成方框
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图 5 2 2 电 压 串 联 和 电 压 并 联 反 馈 放 大 器 模 下课 型
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图5-2-3 推导电压串联反馈放大器的Rof的电路模型
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图5-2-3 推导电压并联反馈放大器的Rof的电路模型
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5.2 负反馈对放大器性能的影响
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图5-2-4 推导Ro的电路模型(a) 图5-2-4 推导Ro的电路模型(b) 图5-2-5 单极点系统的幅频特性
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图5-1-8 MOS管电流串联正反馈放大器