半导体基础知识入门学习PPT课件
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模拟电子技术基础
-
1
管 分立元件电路
路 信号源 图解分析法
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
单级放大电路
常用半导体器件
基本放大电路
输信
微变等效法
多级放大电路
号
单
小
集成运算放大电路
方
向
放大电路的频率响应 传
放大电路中的反馈
信
号 放 大 电 路
多 级 放 大 电
空穴原因：掺杂（90 ％以上）＋本征激发 （空穴、自由电子）
-
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
20
P 型半导体
① 空位很容易俘获邻近四价原子的价电子，即在 邻近产生一个空穴，空穴可以参与导电。
② 空位俘获电子后，使杂质原子成为负离子。三 价杂质 因而也称为受主杂质。
半导体的导 电机制
-
10
半导体
1.典型的半导体材料
元素 化合物 掺杂元素或化合物
硅（Si）、锗（Ge） 砷化镓（GaAs） 硼（B）、磷（P）
-
11
2.导体、绝缘体和半导体的划分 根据物体导电能力，来划分导体和绝缘体。
导体 半导体 绝缘体
导电能力用电阻率(或电导率）来描述： 导体 ＜10-4Ωcm 绝缘体＞109Ωcm
成为自自由由电电子子。(-) + 空穴(+)
+4
+4
+4
空穴
+4
+4
+4
图1晶.1.3体本共征价半键导结体中构的平自面由示电意子和图空穴-
自由电子产生的同时，在其 原在来电的场共的价作键用中下就出现了一
个空空穴位运，动原：子的电中性被破 坏，呈现出正电性，其正电 量与电价子电的子负填电补量空相穴等的，运人动
导电能力越强，但不如导体。
-
18
1.1.2 杂质半导体
1. 半导体的掺杂
在本征半导体中人为掺入微量的杂质，称为 杂质半导体。
掺杂是为了显著改变半导体中的自由电子浓 度或空穴浓度，以明显提高半导体的导电性能。
-
19
2. 三价元素掺杂——P(空穴) 型半导体
在硅（锗）单晶中掺 入少量三价元素 （硼），则三价元素 原子在晶格中缺少一 个价电子，从而产生 一个空穴。
(导体 ρ＜10-4Ω·cm , 绝缘体 ρ＞109Ω·cm)
半导体
10-4Ω·cm ＜ρ ＜ 109Ω·cm
常见材料 硅(Si)
锗(Ge)
1.1.1 Ge和Si原子- 的简化模型
14
2. 本征半导体晶体结构
图1.1.2 本征半导体晶体结构示意图
-
晶体中原子的排列方式 共价键结合力强
本征半导体导力弱
1.3 晶体三极管
1.4 场效应管
1.5 单结晶体管和晶闸管
1.6 集成电路中的元件
-
8
本章要求
掌握：二极管、三极管的外特性及主要参数的
物理意义
理解：PN结 、二极管的单向导电性、稳压管的
稳压作用 及三极管的放大作用
了解：二极管、三极管的选用原则
-
9
1.1 半导体基础知识
1.1.1 本征半导体 1.1.2 杂质半导体 1.1.3 PN结
T/℃ 2 200.5
2 200.0
2 199.5
0 10 20 30 40 50 60 70 80 t/s
温度波- 动曲线
4
电子技术：是研究电子器件、电子电路及其应用的 科学技术。
电子技术
模拟电子技术：研究模拟信号 数字电子技术：研究数字信号
模拟信号：在时间上和幅值上都是连续变化的信号
（模拟信号）
因此本征半导体的导电能力越强，
+4
+4
+4
温度是影响半导体性能的一个重 要的外部因素，这是半导体的一
大特点。
图1.1.4 自由电子进入空穴产生复合运-动
17
可见因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对
出现的，称为电子空穴对。在外电场作用下，空穴
可以自由在晶体中运动，从而和自由电子一样可以
参加导电，载流子为自由电子和空穴，载流子越多，
15
3. 本征半导体中的两种载流子
热力学零度 （T=0K）,半导体中没有自由电子,相当于
绝缘体。本征半导体不导电。 自由电子
+4
+4
+4
热当激温发度（升本高征或激受发到）Hale Waihona Puke Baidu：的照
射常时温(（T>T0=K30)，0K价）电子能量 共增脱价高原键，子中有核的的的价价束电电缚子子，能可由量以价挣带
进入导带，而参与导电，
信号的运算和处理
信 号
路
信号的发生和信号的转换
双 向
传
功率放大电路
输 大信号
第十章 直流电源-
提供能源的2电路
0 导言
0.1 电信号 0.2 电子信息系统 0.3 电子技术的课程体系
-
3
0.1 电信号 信号：信息的载体
声音、图像、亮度、温度等等物理信息，都可 以用信号波形来表示。
电子系统处理的是电信号，它由相应的物理量 通过传感器转换而得到。
（数字信号）
数字信号：在时间上和幅值上都是离散的信号（数值
的变化总是发生在一系列离散的瞬间；数值的大 返回 小及增减总是某一个- 最小单位的整数倍。）5
0.2 电子信息系统
恒温 装置
温度传感 （输入）
信号放大 信号滤波
电 子
系
模拟小信号电路
统
控制执行 （输出）
非电子物理 系统
返回
功率放大
模拟大信 号电路
数模转换
-
数字逻辑 电路
数字电路
模数转换
6
0.3 电子技术的课程体系
模拟电子技术和数字电子技术是电子信息类各专业的重要的技 术基础课程，对于继续学习有关专业课程有着重要的影响。
理论基础：电路理论 同步课程：数字电子技术 后续课程：微机原理等
返回
-
7
1 常用半导体器件
1.1 半导体基础知识
1.2 半导体二极管
们常称呈现正电性的这个空
位为空穴。
16
• 半导体由于热激发而不断产生电子空穴对，那么，电子空穴 对是否会越来越多，电子和空穴浓度是否会越来越大呢？
复合：
+4
自由电子和空穴相遇
+4
+4
温度T一定, ni（自由电子浓度）=pi(空穴浓度）
+4
+4
+4
T↑→ ni↑ =pi↑
温度越高，载流子的浓度越高。
这一现象称为受主电离。
③ 负离子束缚于晶格中，不参与导电。 ④ 掺杂后 P 型半导体中的空穴浓度等于掺杂浓度。 ⑤ 在 P 型半导体中空穴是多数载流子，它主要由
掺杂形成；自由电子是少数载流子，它仍由热 激发形成。
3. 半导体有温敏、光敏和掺杂等导电特性。
-
12
4. 半导体的共价键结构
硅 14 —1s2，2s2，2p6，3s2，3p2 锗 32 —1s2，2s2，2p6，3s2，3p6，3d10， 4s2，4p2
原子核
14
电子
价电子
硅的原子结-构
13
1.1.1 本征半导体
1. 本征半导体
纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。
-
1
管 分立元件电路
路 信号源 图解分析法
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
单级放大电路
常用半导体器件
基本放大电路
输信
微变等效法
多级放大电路
号
单
小
集成运算放大电路
方
向
放大电路的频率响应 传
放大电路中的反馈
信
号 放 大 电 路
多 级 放 大 电
空穴原因：掺杂（90 ％以上）＋本征激发 （空穴、自由电子）
-
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
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P 型半导体
① 空位很容易俘获邻近四价原子的价电子，即在 邻近产生一个空穴，空穴可以参与导电。
② 空位俘获电子后，使杂质原子成为负离子。三 价杂质 因而也称为受主杂质。
半导体的导 电机制
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10
半导体
1.典型的半导体材料
元素 化合物 掺杂元素或化合物
硅（Si）、锗（Ge） 砷化镓（GaAs） 硼（B）、磷（P）
-
11
2.导体、绝缘体和半导体的划分 根据物体导电能力，来划分导体和绝缘体。
导体 半导体 绝缘体
导电能力用电阻率(或电导率）来描述： 导体 ＜10-4Ωcm 绝缘体＞109Ωcm
成为自自由由电电子子。(-) + 空穴(+)
+4
+4
+4
空穴
+4
+4
+4
图1晶.1.3体本共征价半键导结体中构的平自面由示电意子和图空穴-
自由电子产生的同时，在其 原在来电的场共的价作键用中下就出现了一
个空空穴位运，动原：子的电中性被破 坏，呈现出正电性，其正电 量与电价子电的子负填电补量空相穴等的，运人动
导电能力越强，但不如导体。
-
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1.1.2 杂质半导体
1. 半导体的掺杂
在本征半导体中人为掺入微量的杂质，称为 杂质半导体。
掺杂是为了显著改变半导体中的自由电子浓 度或空穴浓度，以明显提高半导体的导电性能。
-
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2. 三价元素掺杂——P(空穴) 型半导体
在硅（锗）单晶中掺 入少量三价元素 （硼），则三价元素 原子在晶格中缺少一 个价电子，从而产生 一个空穴。
(导体 ρ＜10-4Ω·cm , 绝缘体 ρ＞109Ω·cm)
半导体
10-4Ω·cm ＜ρ ＜ 109Ω·cm
常见材料 硅(Si)
锗(Ge)
1.1.1 Ge和Si原子- 的简化模型
14
2. 本征半导体晶体结构
图1.1.2 本征半导体晶体结构示意图
-
晶体中原子的排列方式 共价键结合力强
本征半导体导力弱
1.3 晶体三极管
1.4 场效应管
1.5 单结晶体管和晶闸管
1.6 集成电路中的元件
-
8
本章要求
掌握：二极管、三极管的外特性及主要参数的
物理意义
理解：PN结 、二极管的单向导电性、稳压管的
稳压作用 及三极管的放大作用
了解：二极管、三极管的选用原则
-
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1.1 半导体基础知识
1.1.1 本征半导体 1.1.2 杂质半导体 1.1.3 PN结
T/℃ 2 200.5
2 200.0
2 199.5
0 10 20 30 40 50 60 70 80 t/s
温度波- 动曲线
4
电子技术：是研究电子器件、电子电路及其应用的 科学技术。
电子技术
模拟电子技术：研究模拟信号 数字电子技术：研究数字信号
模拟信号：在时间上和幅值上都是连续变化的信号
（模拟信号）
因此本征半导体的导电能力越强，
+4
+4
+4
温度是影响半导体性能的一个重 要的外部因素，这是半导体的一
大特点。
图1.1.4 自由电子进入空穴产生复合运-动
17
可见因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对
出现的，称为电子空穴对。在外电场作用下，空穴
可以自由在晶体中运动，从而和自由电子一样可以
参加导电，载流子为自由电子和空穴，载流子越多，
15
3. 本征半导体中的两种载流子
热力学零度 （T=0K）,半导体中没有自由电子,相当于
绝缘体。本征半导体不导电。 自由电子
+4
+4
+4
热当激温发度（升本高征或激受发到）Hale Waihona Puke Baidu：的照
射常时温(（T>T0=K30)，0K价）电子能量 共增脱价高原键，子中有核的的的价价束电电缚子子，能可由量以价挣带
进入导带，而参与导电，
信号的运算和处理
信 号
路
信号的发生和信号的转换
双 向
传
功率放大电路
输 大信号
第十章 直流电源-
提供能源的2电路
0 导言
0.1 电信号 0.2 电子信息系统 0.3 电子技术的课程体系
-
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0.1 电信号 信号：信息的载体
声音、图像、亮度、温度等等物理信息，都可 以用信号波形来表示。
电子系统处理的是电信号，它由相应的物理量 通过传感器转换而得到。
（数字信号）
数字信号：在时间上和幅值上都是离散的信号（数值
的变化总是发生在一系列离散的瞬间；数值的大 返回 小及增减总是某一个- 最小单位的整数倍。）5
0.2 电子信息系统
恒温 装置
温度传感 （输入）
信号放大 信号滤波
电 子
系
模拟小信号电路
统
控制执行 （输出）
非电子物理 系统
返回
功率放大
模拟大信 号电路
数模转换
-
数字逻辑 电路
数字电路
模数转换
6
0.3 电子技术的课程体系
模拟电子技术和数字电子技术是电子信息类各专业的重要的技 术基础课程，对于继续学习有关专业课程有着重要的影响。
理论基础：电路理论 同步课程：数字电子技术 后续课程：微机原理等
返回
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1 常用半导体器件
1.1 半导体基础知识
1.2 半导体二极管
们常称呈现正电性的这个空
位为空穴。
16
• 半导体由于热激发而不断产生电子空穴对，那么，电子空穴 对是否会越来越多，电子和空穴浓度是否会越来越大呢？
复合：
+4
自由电子和空穴相遇
+4
+4
温度T一定, ni（自由电子浓度）=pi(空穴浓度）
+4
+4
+4
T↑→ ni↑ =pi↑
温度越高，载流子的浓度越高。
这一现象称为受主电离。
③ 负离子束缚于晶格中，不参与导电。 ④ 掺杂后 P 型半导体中的空穴浓度等于掺杂浓度。 ⑤ 在 P 型半导体中空穴是多数载流子，它主要由
掺杂形成；自由电子是少数载流子，它仍由热 激发形成。
3. 半导体有温敏、光敏和掺杂等导电特性。
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12
4. 半导体的共价键结构
硅 14 —1s2，2s2，2p6，3s2，3p2 锗 32 —1s2，2s2，2p6，3s2，3p6，3d10， 4s2，4p2
原子核
14
电子
价电子
硅的原子结-构
13
1.1.1 本征半导体
1. 本征半导体
纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。