半导体二极管、三极管和场效应管PPT课件
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把纯净的没有结 构缺陷的半导体单晶 称为本征半导体。
它是共价键结构。 在热力学温度零度 和没有外界激发时, 本征半导体不导电。
第1章 1.1
+4
+4
+4
硅原子
+4
+4
+4
价电子
+4
+4
+4
本征半导体的共价键结构
在常温下自由电子和空穴的形成
第1章 1.1
+4
成对消失
复合
+4
+4
+4
+4
+4
+4
空
自由电子
P区
N区
IR
内电场方向
R
少数载流子越过PN结
外电场方向
形成很小的反向电流
E
1.2.3 PN结电容
势垒电容 PN结电容
扩散电容
1. 势垒电容
第1章 1.2
PN结中空间电荷的数量随外加电压变化所形 成的电容称为势垒电容，用 Cb 来表示。势垒电 容不是常数，与PN结的面积、空间电荷区的宽度 和外加电压的大小有关。
第1章 1.1
在硅或锗的晶体
+4
+4
+4
中 掺入少量的
五价元 素,如磷,
+4
则形成N型半导
体。
+4
正磷原离子子
++54
+4
多余价电子
自由电子
+4
+4
第1章 1.1
N 型半导体结构示意图 少数载流子
正离子
多数载流子
在N型半导中,电子是多数载流子, 空穴是少数载流子。
2. P型半导体
+4
在硅或锗的晶体中
掺入少量的三价元
素,如硼,则形成P 型
半导体。
+4
+4
第1章 1.1
+4
+4
负硼离原子子
+43
+4
填补空位
Fra Baidu bibliotek空穴
+4
+4
负离子
第1章 1.1
空穴是多数载流子 电子是少数载流子
P 型半导体结构示意图
1.2 PN 结
1.2.1 PN 结的形成
第1章 1.2
用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上,形成 P型半导体区域 和 N型半导体区域,在这两个区域的交界处就形成了一个PN 结。
穴
成对出现
+4
+4
本征激发
在外电场作用下， 电子和空穴均能 参与导电。
空穴导电的 实质是共价 键中的束缚 电子依次填 补空穴形成 电流。故半 导体中有电 子和空穴两 种载流子。
第1章 1.1
+4
+4
+4
+4
+4
+4
价电子填补空穴 空穴移动方向
电子移动方向
+4
+4
+4
外电场方向
1.1.3 P半导体和N型半导体 1 . N 型半导体
➢ 常用电子仪器的使用方法 ➢ 电子电路的测试方法 ➢ 故障的判断与排除方法
四、如何学习这门课程
1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法 ➢ 基本概念：概念是不变的，应用是灵活的， “万变 不离其宗”。 ➢ 基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种 多样的。 ➢ 基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标 和描述方法，因而有不同的分析方法。
技能。 2. 具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，
以及将所学知识用于本专业的能力。
建立起系统的观念、工程的观念、科技进步 的观念和创新意识。
1.1 半导体的导电特性
1.1.1 导体、半导体和绝缘体
导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属 一般都是导体。
绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡 皮、陶瓷、塑料和石英。
2. 扩散电容
载流子在扩散过程中积累的电荷量随外加电压 变化所形成的电容称为扩散电容，用 Cd 与来示。 PN正偏时，扩散电容较大，反偏时，扩散电容可 以忽略不计。
1.3 半导体二极管
第1章 1.3
1.3.1 二极管的结构和符号
2. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题 ➢ 根据需求，最适用的电路才是最好的电路。
➢ 要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。 3. 注意电路中常用定理在电子电路中的应用
五、课程的目的
本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统 的分析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的 基础知识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术 及其在专业中的应用打下基础。 1. 掌握基本概念、基本电路、基本分析方法和基本实验
半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘 体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓 和一些硫化物、氧化物等。
半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有 不同于其它物质的特点。例如：
• 当受外界热和光的作用时，它的导电能 力明显变化。
• 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使 它的导电能力明显改变。
1.1.2 本征半导体
第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年 一片集成电路中有40亿个晶体管。有科学家预
测，集成度还将按10倍/6年的速度增长，到 2015或2020年达到饱和。
二、模拟信号与模拟电路
1. 电子电路中信号的分类 ➢数字信号：离散性
➢ 模拟信号：连续性。大多数物理量为模拟信号。
2. 模拟电路 ➢ 模拟电路：对模拟量进行处理的电路。最基本的处理是 对信号的放大。 ➢ 放大的本质：能量的控制 ➢ 有源元件：能够控制能量的元件。如晶体管、场效应管
第1章 目录
第1章 半导体二极管、三极管和场效应管
1.1 半导体的导电特性 1.2 PN结 1.3 半导体二极管 1.4 稳压管 1.5 半导体三极管 1.6 绝缘栅场效应管
一、电子技术的发展
很大程度上反映在元器件的发展上 : • 1947年 贝尔实验室制成第一只晶体管 • 1958年 集成电路 • 1969年 大规模集成电路 • 1975年 超大规模集成电路
P 区 P区的空穴空向间N电区扩荷散区并与电子复N合区
内N区电的场电方子向向P区扩散并与空穴复合
第1章 1.2
在一定的条件下，多子扩散与少子漂移达到动态平衡，
空间电荷区的宽度基本上稳定下来。
P区
空间电荷区
N区
多子扩散 内电场方向 少子漂移
1.2.2 PN 结的单向导电性
第1章 1.2
1. 外加正向电压
P区
外电场驱使P空区间的电空荷N穴区区进电变入窄子空进间入空间电荷区
N 区 电荷区抵消一部分负抵空消间一电部荷分正空间电荷
I
内电场方向
扩散运动增强，形 成较大的正向电流
外电场方向
E
R
2. 外加反向电压
第1章 1.2
外电场驱使多空数间载电流荷子区的两扩侧散的运空动穴难和于自进由行电子移走
空间电荷区变宽
三、“模拟电子技术基础”课程的特点
1、工程性
➢ 实际工程需要证明其可行性。强调定性分析。
➢ 实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存
在一定的误差范围的。 定量分析为“估算”。
➢ 近似分析要“合理”。 抓主要矛盾和矛盾的主要方面。 ➢ 电子电路归根结底是电路。不同条件下构造不同模型。
2. 实践性
它是共价键结构。 在热力学温度零度 和没有外界激发时, 本征半导体不导电。
第1章 1.1
+4
+4
+4
硅原子
+4
+4
+4
价电子
+4
+4
+4
本征半导体的共价键结构
在常温下自由电子和空穴的形成
第1章 1.1
+4
成对消失
复合
+4
+4
+4
+4
+4
+4
空
自由电子
P区
N区
IR
内电场方向
R
少数载流子越过PN结
外电场方向
形成很小的反向电流
E
1.2.3 PN结电容
势垒电容 PN结电容
扩散电容
1. 势垒电容
第1章 1.2
PN结中空间电荷的数量随外加电压变化所形 成的电容称为势垒电容，用 Cb 来表示。势垒电 容不是常数，与PN结的面积、空间电荷区的宽度 和外加电压的大小有关。
第1章 1.1
在硅或锗的晶体
+4
+4
+4
中 掺入少量的
五价元 素,如磷,
+4
则形成N型半导
体。
+4
正磷原离子子
++54
+4
多余价电子
自由电子
+4
+4
第1章 1.1
N 型半导体结构示意图 少数载流子
正离子
多数载流子
在N型半导中,电子是多数载流子, 空穴是少数载流子。
2. P型半导体
+4
在硅或锗的晶体中
掺入少量的三价元
素,如硼,则形成P 型
半导体。
+4
+4
第1章 1.1
+4
+4
负硼离原子子
+43
+4
填补空位
Fra Baidu bibliotek空穴
+4
+4
负离子
第1章 1.1
空穴是多数载流子 电子是少数载流子
P 型半导体结构示意图
1.2 PN 结
1.2.1 PN 结的形成
第1章 1.2
用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上,形成 P型半导体区域 和 N型半导体区域,在这两个区域的交界处就形成了一个PN 结。
穴
成对出现
+4
+4
本征激发
在外电场作用下， 电子和空穴均能 参与导电。
空穴导电的 实质是共价 键中的束缚 电子依次填 补空穴形成 电流。故半 导体中有电 子和空穴两 种载流子。
第1章 1.1
+4
+4
+4
+4
+4
+4
价电子填补空穴 空穴移动方向
电子移动方向
+4
+4
+4
外电场方向
1.1.3 P半导体和N型半导体 1 . N 型半导体
➢ 常用电子仪器的使用方法 ➢ 电子电路的测试方法 ➢ 故障的判断与排除方法
四、如何学习这门课程
1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法 ➢ 基本概念：概念是不变的，应用是灵活的， “万变 不离其宗”。 ➢ 基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种 多样的。 ➢ 基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标 和描述方法，因而有不同的分析方法。
技能。 2. 具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，
以及将所学知识用于本专业的能力。
建立起系统的观念、工程的观念、科技进步 的观念和创新意识。
1.1 半导体的导电特性
1.1.1 导体、半导体和绝缘体
导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属 一般都是导体。
绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡 皮、陶瓷、塑料和石英。
2. 扩散电容
载流子在扩散过程中积累的电荷量随外加电压 变化所形成的电容称为扩散电容，用 Cd 与来示。 PN正偏时，扩散电容较大，反偏时，扩散电容可 以忽略不计。
1.3 半导体二极管
第1章 1.3
1.3.1 二极管的结构和符号
2. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题 ➢ 根据需求，最适用的电路才是最好的电路。
➢ 要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。 3. 注意电路中常用定理在电子电路中的应用
五、课程的目的
本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统 的分析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的 基础知识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术 及其在专业中的应用打下基础。 1. 掌握基本概念、基本电路、基本分析方法和基本实验
半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘 体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓 和一些硫化物、氧化物等。
半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有 不同于其它物质的特点。例如：
• 当受外界热和光的作用时，它的导电能 力明显变化。
• 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使 它的导电能力明显改变。
1.1.2 本征半导体
第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年 一片集成电路中有40亿个晶体管。有科学家预
测，集成度还将按10倍/6年的速度增长，到 2015或2020年达到饱和。
二、模拟信号与模拟电路
1. 电子电路中信号的分类 ➢数字信号：离散性
➢ 模拟信号：连续性。大多数物理量为模拟信号。
2. 模拟电路 ➢ 模拟电路：对模拟量进行处理的电路。最基本的处理是 对信号的放大。 ➢ 放大的本质：能量的控制 ➢ 有源元件：能够控制能量的元件。如晶体管、场效应管
第1章 目录
第1章 半导体二极管、三极管和场效应管
1.1 半导体的导电特性 1.2 PN结 1.3 半导体二极管 1.4 稳压管 1.5 半导体三极管 1.6 绝缘栅场效应管
一、电子技术的发展
很大程度上反映在元器件的发展上 : • 1947年 贝尔实验室制成第一只晶体管 • 1958年 集成电路 • 1969年 大规模集成电路 • 1975年 超大规模集成电路
P 区 P区的空穴空向间N电区扩荷散区并与电子复N合区
内N区电的场电方子向向P区扩散并与空穴复合
第1章 1.2
在一定的条件下，多子扩散与少子漂移达到动态平衡，
空间电荷区的宽度基本上稳定下来。
P区
空间电荷区
N区
多子扩散 内电场方向 少子漂移
1.2.2 PN 结的单向导电性
第1章 1.2
1. 外加正向电压
P区
外电场驱使P空区间的电空荷N穴区区进电变入窄子空进间入空间电荷区
N 区 电荷区抵消一部分负抵空消间一电部荷分正空间电荷
I
内电场方向
扩散运动增强，形 成较大的正向电流
外电场方向
E
R
2. 外加反向电压
第1章 1.2
外电场驱使多空数间载电流荷子区的两扩侧散的运空动穴难和于自进由行电子移走
空间电荷区变宽
三、“模拟电子技术基础”课程的特点
1、工程性
➢ 实际工程需要证明其可行性。强调定性分析。
➢ 实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存
在一定的误差范围的。 定量分析为“估算”。
➢ 近似分析要“合理”。 抓主要矛盾和矛盾的主要方面。 ➢ 电子电路归根结底是电路。不同条件下构造不同模型。
2. 实践性