模电第1章[107页]
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2、当光照加强时，自由电子和空穴的 浓度如何变化？
5
在本征半导体中掺入某些微量元素作 杂质半导体 为杂质，可使半导体的导电性发生显 著变化。
掺入杂质的本征半导体称为杂质半导 体。
硅原子 磷原子
电子 空穴对
5
在本征半导体 杂质半导体 中掺入五价杂 质元素，例如 磷，砷等，称 为N型半导体。
多余电子
多子扩散电流
PN结合 因多子浓度差 多子的扩散 空间电荷区 形成内电场
内电场E
空间电荷区
多子扩散电流
PN结合 因多子浓度差 多子的扩散 空间电荷区 形成内电场 阻止多子扩散，促使少子漂移
内电场E
少子漂移电流
空间电荷区
多子扩散电流
PN结合 因多子浓度差 多子的扩散 空间电荷区 形成内电场 阻止多子扩散，促使少子漂移 扩散运动与漂移运动达到动态平衡，即形成PN结
104 cm
常见的导体：金属、人体、大地、 石墨、酸、碱、盐水溶液等。
绝缘体是指在通常情况下不传导电 流的物质，又称电介质。
1012 cm
2
绝缘体
Insulator
绝缘体可分为气态(如氢、氧、氮等)、
液态(如纯水、油、漆及有机酸等)和
固态(如玻璃、陶瓷、橡胶、纸、石 英等)三类。
3
半导体 半导体是指常温下导电性能介于导 Semiconductor 体与绝缘体之间的材料。
Analog Circuits
第 1 章 常用半导体器件
1.1 半导体基础知识
1.2 半导体二极管
1.3 半导体晶体管
1.4 场效应管
1.5 晶闸管
本章小结
EXIT
模拟电子技术
Analog Circuits
1.1 半导体基础知识
EXIT
1
导体
Conductor
导体是指电阻率很小且易于传导电 流的物质。
本征半导体 当温度升高或受到光的照射时，价电子
能量升高，有的价 本
电子可以挣脱原子 征 激
核的束缚，而成为 发
自由电子 自由电子。
4
本征半导体 自由电子产生的同时，在其原来的共价
空穴
键中就出现了一个 本
空位，人们称这个 征
激
空位为空穴。
发
自由电子
4
本征半导体 自由电子产生的同时，在其原来的共价
键中就出现了一个 本
P
空间电 荷区
N
在一定的温度－ 下，－ 由－本 － + + + +
征激发产生的少－子浓－度是－ － + + + +
一定的，故IR基－本上－与外－ －
++ ++
IR
加反压的大小无关，所以 内电场 E
称为反向饱和电流。但IR
与温度有关。
EW
R
PN结加正向电压时，具有较大的正向 扩散电流，呈现低电阻， PN结导通；
空位，人们称这个 征
激
空位为空穴。
发
电子 空穴对
4
本征半导体
游离的部分自由电 子也可能回到空穴
复 中去。
合
4
本征半导体
空穴
温度一定时，自由 电子和空穴的浓度 是一定的。
自由电子
4
本征半导体
载 流 子
空
带穴
正 空电 穴荷 流
自
由带
电负 子电电
荷子 流
4
本征半导体 思考题：
1、当环境温度升高时，自由电子和空 穴的浓度如何变化？
Intrinsic Semiconductor
一般要求纯度为99.999999999％～ 99.99999999999％。
4
本征半导体的共价键结构
本征半导体
在绝对温度T=0K时， 所共有价的键价电子都被共
价键紧紧束缚在共价
键中，不会成为自由
电子，束因缚此电本征半导
体的导电子能力很弱，
接近绝缘体。
4
－ － －－
－ － －－
空穴
多数载流子：空穴 少数载流子：自由电子
5
杂质半导体
杂质半导体主要靠多数载流子导电。 掺入杂质越多，多子浓度越高，导电 性越强。
PN结的形成 PN结的单向导电性
PN结合
PN结合 因多子浓度差 多子的扩散 多子扩散电流
PN结合 因多子浓度差 多子的扩散 空间电荷区
空间电荷区
内电场E
少子漂移电流
空耗间P尽电N结层荷区
多子扩散电流
PN结的单向导电性
(1) 加正向电压（正偏）——电源正极接P区，负极接 N区
外电场的方向与内电场方向相反。
P型半导体 空间电荷区 N型半导体
－ － －－
++ ++
－ － － 正－向电流 + + + +
－ － －－ ++ + +
内电场 E
EW
R
(2) 加反向电压——电源正极接N区，负极接P区 外电场的方向与内电场方向相同。
N型半导体示意图
5
杂质半导体
施主离子
++ + +
电子 空穴对
++ + + ++ + +
自由电子
多数载流子：自由电子 少数载流子：空穴
硅原子 硼原子
电子 空穴对
5
在本征半导体 杂质半导体 中掺入三价杂 质元素，如硼、 镓等，称为 P型半导体。
空穴
P型半导体示意图
5
杂质半导体
受主离子
－ － －－
电子 空穴对
PN结加反向电压时，具有很小的反向 漂移电流，呈现高电阻， PN结截止。
由此可以得出结论：PN结具有单向导 电性。
模拟电子技术
Analog Circuits
1.2 半导体二wenku.baidu.com管
主要要求：
掌握二极管电路的理想模型分析法和恒压降模型分析法。 了解图解分析法和微变等效电路分析法。 了解二极管的一般应用。
1 二极管的结构及符号
按照结构形式不同，可分为：
（1）点接触型二极管
正极引线
金属触丝
PN结面积小，结电 负 极 引 线 容小，适用于高频
外壳
N型 锗
重点：
二极管理想模型和恒压降模型的含义及其应用
EXIT
模拟电子技术
Analog Circuits
1 二极管的结构及符号
将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。 二极管符号：
小功率 二极管
大功率 二极管
稳压 二极管
发光 二极管
制造材料
硅锗 二二 极极 管管
EXIT
模拟电子技术
Analog Circuits
模拟电子技术
Analog Circuits
模拟电子技术
崔群凤、黄洁主编
EXIT
模拟电子技术
Analog Circuits
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章
常用半导体器件 基本放大电路 集成运算放大电路 负反馈放大电路 功率放大电路
第6章 波形产生电路
第7章 直流稳压电源电路
EXIT
模拟电子技术
常见的半导体材料有硅、锗、硒和 一些氧化物、硫化物等，而硅更是 各种半导体材料中，在商业应用上 最具有影响力的一种。
原子最外层电子数最多为8个。
当最外层电子数为8个时，原子达到 最稳定状态。
*
知识补充
氖
硅和锗的最外层电子数均为4个
*
知识补充
硅锗
简 化
表
示
4
本征半导体 纯净的、具有完整晶体结构的半导体 称为本征半导体。
5
在本征半导体中掺入某些微量元素作 杂质半导体 为杂质，可使半导体的导电性发生显 著变化。
掺入杂质的本征半导体称为杂质半导 体。
硅原子 磷原子
电子 空穴对
5
在本征半导体 杂质半导体 中掺入五价杂 质元素，例如 磷，砷等，称 为N型半导体。
多余电子
多子扩散电流
PN结合 因多子浓度差 多子的扩散 空间电荷区 形成内电场
内电场E
空间电荷区
多子扩散电流
PN结合 因多子浓度差 多子的扩散 空间电荷区 形成内电场 阻止多子扩散，促使少子漂移
内电场E
少子漂移电流
空间电荷区
多子扩散电流
PN结合 因多子浓度差 多子的扩散 空间电荷区 形成内电场 阻止多子扩散，促使少子漂移 扩散运动与漂移运动达到动态平衡，即形成PN结
104 cm
常见的导体：金属、人体、大地、 石墨、酸、碱、盐水溶液等。
绝缘体是指在通常情况下不传导电 流的物质，又称电介质。
1012 cm
2
绝缘体
Insulator
绝缘体可分为气态(如氢、氧、氮等)、
液态(如纯水、油、漆及有机酸等)和
固态(如玻璃、陶瓷、橡胶、纸、石 英等)三类。
3
半导体 半导体是指常温下导电性能介于导 Semiconductor 体与绝缘体之间的材料。
Analog Circuits
第 1 章 常用半导体器件
1.1 半导体基础知识
1.2 半导体二极管
1.3 半导体晶体管
1.4 场效应管
1.5 晶闸管
本章小结
EXIT
模拟电子技术
Analog Circuits
1.1 半导体基础知识
EXIT
1
导体
Conductor
导体是指电阻率很小且易于传导电 流的物质。
本征半导体 当温度升高或受到光的照射时，价电子
能量升高，有的价 本
电子可以挣脱原子 征 激
核的束缚，而成为 发
自由电子 自由电子。
4
本征半导体 自由电子产生的同时，在其原来的共价
空穴
键中就出现了一个 本
空位，人们称这个 征
激
空位为空穴。
发
自由电子
4
本征半导体 自由电子产生的同时，在其原来的共价
键中就出现了一个 本
P
空间电 荷区
N
在一定的温度－ 下，－ 由－本 － + + + +
征激发产生的少－子浓－度是－ － + + + +
一定的，故IR基－本上－与外－ －
++ ++
IR
加反压的大小无关，所以 内电场 E
称为反向饱和电流。但IR
与温度有关。
EW
R
PN结加正向电压时，具有较大的正向 扩散电流，呈现低电阻， PN结导通；
空位，人们称这个 征
激
空位为空穴。
发
电子 空穴对
4
本征半导体
游离的部分自由电 子也可能回到空穴
复 中去。
合
4
本征半导体
空穴
温度一定时，自由 电子和空穴的浓度 是一定的。
自由电子
4
本征半导体
载 流 子
空
带穴
正 空电 穴荷 流
自
由带
电负 子电电
荷子 流
4
本征半导体 思考题：
1、当环境温度升高时，自由电子和空 穴的浓度如何变化？
Intrinsic Semiconductor
一般要求纯度为99.999999999％～ 99.99999999999％。
4
本征半导体的共价键结构
本征半导体
在绝对温度T=0K时， 所共有价的键价电子都被共
价键紧紧束缚在共价
键中，不会成为自由
电子，束因缚此电本征半导
体的导电子能力很弱，
接近绝缘体。
4
－ － －－
－ － －－
空穴
多数载流子：空穴 少数载流子：自由电子
5
杂质半导体
杂质半导体主要靠多数载流子导电。 掺入杂质越多，多子浓度越高，导电 性越强。
PN结的形成 PN结的单向导电性
PN结合
PN结合 因多子浓度差 多子的扩散 多子扩散电流
PN结合 因多子浓度差 多子的扩散 空间电荷区
空间电荷区
内电场E
少子漂移电流
空耗间P尽电N结层荷区
多子扩散电流
PN结的单向导电性
(1) 加正向电压（正偏）——电源正极接P区，负极接 N区
外电场的方向与内电场方向相反。
P型半导体 空间电荷区 N型半导体
－ － －－
++ ++
－ － － 正－向电流 + + + +
－ － －－ ++ + +
内电场 E
EW
R
(2) 加反向电压——电源正极接N区，负极接P区 外电场的方向与内电场方向相同。
N型半导体示意图
5
杂质半导体
施主离子
++ + +
电子 空穴对
++ + + ++ + +
自由电子
多数载流子：自由电子 少数载流子：空穴
硅原子 硼原子
电子 空穴对
5
在本征半导体 杂质半导体 中掺入三价杂 质元素，如硼、 镓等，称为 P型半导体。
空穴
P型半导体示意图
5
杂质半导体
受主离子
－ － －－
电子 空穴对
PN结加反向电压时，具有很小的反向 漂移电流，呈现高电阻， PN结截止。
由此可以得出结论：PN结具有单向导 电性。
模拟电子技术
Analog Circuits
1.2 半导体二wenku.baidu.com管
主要要求：
掌握二极管电路的理想模型分析法和恒压降模型分析法。 了解图解分析法和微变等效电路分析法。 了解二极管的一般应用。
1 二极管的结构及符号
按照结构形式不同，可分为：
（1）点接触型二极管
正极引线
金属触丝
PN结面积小，结电 负 极 引 线 容小，适用于高频
外壳
N型 锗
重点：
二极管理想模型和恒压降模型的含义及其应用
EXIT
模拟电子技术
Analog Circuits
1 二极管的结构及符号
将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。 二极管符号：
小功率 二极管
大功率 二极管
稳压 二极管
发光 二极管
制造材料
硅锗 二二 极极 管管
EXIT
模拟电子技术
Analog Circuits
模拟电子技术
Analog Circuits
模拟电子技术
崔群凤、黄洁主编
EXIT
模拟电子技术
Analog Circuits
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章
常用半导体器件 基本放大电路 集成运算放大电路 负反馈放大电路 功率放大电路
第6章 波形产生电路
第7章 直流稳压电源电路
EXIT
模拟电子技术
常见的半导体材料有硅、锗、硒和 一些氧化物、硫化物等，而硅更是 各种半导体材料中，在商业应用上 最具有影响力的一种。
原子最外层电子数最多为8个。
当最外层电子数为8个时，原子达到 最稳定状态。
*
知识补充
氖
硅和锗的最外层电子数均为4个
*
知识补充
硅锗
简 化
表
示
4
本征半导体 纯净的、具有完整晶体结构的半导体 称为本征半导体。