[工學(xué)]電路第二章補(bǔ)充

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1、第二章總結(jié)晶圓提純切割本征半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體PN結(jié)二極管及應(yīng)用本征半導(dǎo)體掌握的知識(shí)自由電子和空穴的產(chǎn)生機(jī)理空穴的相對(duì)運(yùn)動(dòng)自由電子和空穴的導(dǎo)電原理載流子濃度表達(dá)式及影響因素載流子的產(chǎn)生與復(fù)合掌握的能力用原子平面示意圖來理解用能帶圖來理解導(dǎo)電機(jī)理利用定性和定量分析來考察問題自由電子和空穴的產(chǎn)生機(jī)理本征激發(fā)，產(chǎn)生自由電子和空穴在本征半導(dǎo)體內(nèi)，是呈電中性的。在本征半導(dǎo)體內(nèi)，自由電子和空穴是相等的。半導(dǎo)體內(nèi)兩種載流子:電子和空穴空穴的相對(duì)運(yùn)動(dòng)價(jià)電子的移動(dòng)，產(chǎn)生了空穴的相對(duì)移動(dòng)半導(dǎo)體內(nèi)的電子以兩種形式存在：價(jià)電子與自由電子價(jià)帶導(dǎo)帶在考察半導(dǎo)體導(dǎo)電時(shí)，我們就說是空穴在運(yùn)

2、動(dòng)(實(shí)際是相對(duì)運(yùn)動(dòng))，從而產(chǎn)生空穴電流。自由電子和空穴的導(dǎo)電原理空穴在價(jià)帶內(nèi)運(yùn)動(dòng)，自由電子在導(dǎo)帶內(nèi)運(yùn)動(dòng)外加電場(chǎng)空穴電流，電子電流價(jià)帶導(dǎo)帶載流子濃度表達(dá)式及影響因素在本征半導(dǎo)體內(nèi)當(dāng)材料一定時(shí),即A0，EGo一定：載流子的濃度主要取決于溫度；溫度增加使導(dǎo)電能力激增。載流子的產(chǎn)生與復(fù)合ni（電子濃度）,pi（空穴濃度）：是動(dòng)態(tài)平衡值。g(載流子的產(chǎn)生率):每秒成對(duì)產(chǎn)生的電子空穴的濃度。R(載流子的復(fù)合率)：每秒復(fù)合的載流子的濃度。當(dāng)g=R時(shí)(平衡時(shí))：即g=R=rnipi其中r是和材料有關(guān)的系數(shù)雜質(zhì)半導(dǎo)體掌握的知識(shí)N型、P型半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體的特點(diǎn)摻雜濃度與載流

3、子濃度的關(guān)系掌握的能力定性與定量分析雜質(zhì)半導(dǎo)體的特點(diǎn)在雜質(zhì)半導(dǎo)體內(nèi)，是呈電中性的。在雜質(zhì)半導(dǎo)體內(nèi)，自由電子和空穴不相等的。半導(dǎo)體內(nèi)兩種載流子:電子和空穴在N型半導(dǎo)體內(nèi)，自由電子濃度(ni)遠(yuǎn)大于空穴濃度(pi)在P型半導(dǎo)體內(nèi)，空穴濃度(pi)遠(yuǎn)大于自由電子濃度(ni)摻雜濃度與載流子濃度的關(guān)系p和n分別表示雜質(zhì)半導(dǎo)體中的空穴濃度和電子濃度，pi和ni分別表示本征半導(dǎo)體中的空穴濃度和電子濃度。上式說明雜質(zhì)半導(dǎo)體中兩種載流子的濃度之乘積是恒定值，與摻雜程度無關(guān)。摻雜濃度與載流子濃度的關(guān)系在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，盡管雜質(zhì)含量很少，但提供的載流子以數(shù)量計(jì)算仍遠(yuǎn)大于本征半

4、導(dǎo)體中載流子的數(shù)量。例如：T=300k時(shí)，鍺本征半導(dǎo)ni=2.5×1013/cm3,鍺原子密度為4.4×1022/cm3,若摻入砷原子是鍺原子密度的萬分之一。則施主雜質(zhì)濃度為：ND=10-4×4.4×1022=4.4×1018/cm3（比ni大十萬倍）PN結(jié)掌握的知識(shí)PN結(jié)的形成過程PN結(jié)的特性掌握的能力定性與定量分析PN結(jié)的特性單向?qū)щ娦苑蔷€性電阻特性反向擊穿效應(yīng)電容效應(yīng)(勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容)P區(qū)N區(qū)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)載流子從濃度大向濃度小的區(qū)域擴(kuò)散,稱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的電流成為擴(kuò)散電流內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)阻礙多子向?qū)Ψ降臄U(kuò)散即阻礙擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)同時(shí)促進(jìn)少子向?qū)Ψ狡萍创龠M(jìn)了漂移

5、運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)=漂移運(yùn)動(dòng)時(shí)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡內(nèi)電場(chǎng)阻止多子擴(kuò)散濃度差多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)促使少子漂移擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)多子從濃度大向濃度小的區(qū)域擴(kuò)散,稱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生擴(kuò)散電流漂移運(yùn)動(dòng)少子向?qū)Ψ狡?稱漂移運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生漂移電流。動(dòng)態(tài)平衡擴(kuò)散電流=漂移電流，PN結(jié)內(nèi)總電流=0。PN結(jié)穩(wěn)定的空間電荷區(qū)又稱高阻區(qū)也稱耗盡層二極管及應(yīng)用掌握的知識(shí)二極管的典型應(yīng)用:整流,限幅,鉗位,穩(wěn)壓掌握的能力判定二極管是否工作的方法二極管是否工作的判定方法1理論依據(jù):PN結(jié)的單向?qū)щ娦圆襟E:第一,將二極管從電路中斷開.第二,選擇參考點(diǎn).第三,求

6、出二極管兩端的電壓(V+,V-).第四,依據(jù)單向?qū)щ娦赃M(jìn)行判斷.當(dāng)V+-V->0.7v(硅管），二極管導(dǎo)通當(dāng)V+-V-<0.7v(硅管），二極管截止二極管是否工作的判定方法2假設(shè)法第一，假設(shè)二極管導(dǎo)通（或者截止），然后列出電路的基爾霍夫定律表達(dá)式。第二，找自相矛盾之處。例如，電阻的電流和電壓方向相反。二極管凡向偏置時(shí)導(dǎo)通等。第三，若有自相矛盾之處，則第一步的假設(shè)不成立；若無自相矛盾之處，則假設(shè)成立。假設(shè)二極管不導(dǎo)通二極管正向偏置，應(yīng)該導(dǎo)通，因此假設(shè)不成立整流電路研究思路：分析電路結(jié)構(gòu)分析工作原理進(jìn)行定量分析電路結(jié)構(gòu)半波整流全波整流橋式整流理論基礎(chǔ)：二極管

7、的單向?qū)щ娦苑椒ǎ憾O管是否工作的判定方法~220Ve2iDuL半波整流全波整流橋式整流四個(gè)節(jié)點(diǎn)：一個(gè)共陽極節(jié)點(diǎn)；一個(gè)共陰極節(jié)點(diǎn)；兩個(gè)陰極和陽極連接節(jié)點(diǎn)工作原理將正負(fù)變化的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成單方向的信號(hào)~220Ve2iDuLe2uLe2E2miDuL半波整流全波整流e2uL半波整流分析直流輸出電壓為：（平均值）=Em2/?=0.318Em2≈0.45E2E2為e2的有效值輸入交流電壓：e2=Em2sin?t經(jīng)整流；全波整流分析輸入交流電壓：e2=Em2sin?t經(jīng)整流后，為半波的兩倍。Udc=Udc(半)=0.9E2E2為e2的有效值限幅電路假設(shè)：二極管為理

8、想二極管理論基礎(chǔ)：二極管的單向?qū)щ娦苑椒ǎ憾O管是否工作判定方法，畫圖法限幅電路