最新半導(dǎo)體器件的特性幻燈片.ppt

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1、半導(dǎo)體器件的特性半導(dǎo)體材料：物質(zhì)根據(jù)其導(dǎo)電能力(電阻率)的不同，可劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。導(dǎo)體：ρ<10－4Ω/cm絕緣體：ρ>109Ω/cm半導(dǎo)體：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間。典型的元素半導(dǎo)體有硅Si和鍺Ge，此外，還有化合物半導(dǎo)體砷化鎵GaAs等。1.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu)和簡化模型元素半導(dǎo)體硅和鍺共同的特點：原子最外層的電子（價電子）數(shù)均為4。1.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性圖1.1.1硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)和簡化模型半導(dǎo)體中的兩種載流子：自由電子，空穴。兩種載流子導(dǎo)電的差異：●自由電子在晶格中自由運動●空穴運動即價電子填補空穴的運動，始終在原子的共價鍵間運動。結(jié)論：1.

2、本征半導(dǎo)體中電子空穴成對出現(xiàn)，且數(shù)量少；2．半導(dǎo)體中有電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電；3．本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力弱，并與溫度有關(guān)。1.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性1.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性+5+4+4+4+4+4電子為多數(shù)載流子空穴為少數(shù)載流子載流子數(shù)?電子數(shù)一、N型半導(dǎo)體圖1.1.4N型半導(dǎo)體正離子磷原子自由電子多數(shù)載流子少數(shù)載流子1.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性+3+4+4+4+4+4電子—少子載流子數(shù)?空穴數(shù)二、P型半導(dǎo)體空穴—多子圖1.1.5P型半導(dǎo)體硼原子空穴負(fù)離子多數(shù)載流子少數(shù)載流子1.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性小結(jié)本講主要介紹了下列半導(dǎo)體的基本概念：本征半導(dǎo)體本征激發(fā)、空

3、穴、載流子雜質(zhì)半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體受主雜質(zhì)、施主雜質(zhì)、多子、少子1.2.1PN結(jié)的形成1.2PN結(jié)圖1.2.1載流子的擴(kuò)散運動圖1.2.2PN結(jié)的形成過程：1.載流子的濃度差引起多子的擴(kuò)散；2.復(fù)合使交界面形成空間電荷區(qū)；3.空間電荷區(qū)阻止多子擴(kuò)散，引起少子漂移；4.擴(kuò)散和漂移達(dá)到動態(tài)平衡。1.2PN結(jié)1.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦砸?、外加正向電壓外電場使多子向PN結(jié)移動,中和部分離子使空間電荷區(qū)變窄，擴(kuò)散運動加強(qiáng)，形成了一個流入P區(qū)的正向電流IF。二、外加反向電壓外電場使少子背離PN結(jié)移動，空間電荷區(qū)變寬。漂移運動加強(qiáng)形成反向電流IR。1.2PN結(jié)單向?qū)щ娦裕赫珜?dǎo)通，

4、呈小電阻，電流較大;反偏截止，電阻很大，電流近似為零。1.2PN結(jié)小結(jié)本講主要介紹了以下基本內(nèi)容：PN結(jié)形成：擴(kuò)散、復(fù)合、空間電荷區(qū)（耗盡層、勢壘區(qū)、阻擋層、內(nèi)建電場）、漂移、動態(tài)平衡PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕赫珜?dǎo)通、反偏截止1.2PN結(jié)1.3.1二極管的結(jié)構(gòu)及符號構(gòu)成：PN結(jié)+引線+管殼=二極管符號：＋－分類：按材料分硅二極管鍺二極管按結(jié)構(gòu)分點接觸型面接觸型平面型1.3二極管1.3二極管點接觸型正極引線觸絲N型鍺片外殼負(fù)極引線負(fù)極引線面接觸型N型鍺PN結(jié)正極引線鋁合金小球底座金銻合金正極引線負(fù)極引線集成電路中平面型PNP型支持襯底1.3.2二極管的伏安特性一、PN結(jié)的伏安特性

5、1.3二極管：溫度的電壓當(dāng)量:玻耳茲曼常數(shù)：熱力學(xué)溫度:電子的電量室溫時：正向特性反向特性反向擊穿擊穿電壓反向飽和電流二、實際二極管的伏安特性1.3二極管：門限電壓（開啟電壓）實際二極管伏安特性和PN結(jié)伏安特性略有差別三、理想二極管的特性若二極管的正向壓降遠(yuǎn)小于和它串聯(lián)的電壓，反向電流遠(yuǎn)小于和它并聯(lián)的電流，可用理想二極管來等效二極管。理想二極管的門限電壓和正向壓降均為零，反偏時反向電流也為零。1.3二極管二極管的理想等效模型1.3.3二極管的主要參數(shù)1、最大正向電流IFM：二極管長期工作運行通過的最大正向平均電流。2、反向峰值電壓VRM：為保證管子安全工作，通常取為擊穿電壓的一

6、半。3、反向直流電流IR(sat)：是管子未擊穿時反向直流電流的數(shù)值。4、最高工作頻率fM：是二極管具有單向?qū)щ娦缘淖罡吖ぷ黝l率。1.3二極管1.3.4穩(wěn)壓二極管一、穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓特性具有陡峭的反向擊穿特性，工作在反向擊穿狀態(tài)。1.3二極管符號和特性曲線VZ：反向擊穿電壓，即穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓。rZ=ΔVZ/ΔIZ：穩(wěn)壓管的動態(tài)電阻，越小穩(wěn)壓性能越好。二、穩(wěn)壓管的參數(shù)1、穩(wěn)定電壓VZ2、穩(wěn)定電流IZ：3、動態(tài)電阻rZ：4、最大穩(wěn)定電流IZmax和最小穩(wěn)定電流IZmin1.3二極管1.3.5二極管電路一、限幅電路1.3二極管1.3二極管二、穩(wěn)壓電路當(dāng)負(fù)載RL不變而輸入電壓增加時，

7、當(dāng)輸入電壓不變而負(fù)載RL減小時，穩(wěn)壓管控制電流，使總電流改變或保持不變，并通過限流電阻產(chǎn)生調(diào)壓作用，使輸出電壓穩(wěn)定。穩(wěn)壓條件：例1.3.1題：當(dāng)負(fù)載最小時，輸出電流最大。這時穩(wěn)壓管的電流也應(yīng)大于其最小工作電流，可求得最大限流電阻。當(dāng)負(fù)載最大時，輸出電流最小，這時穩(wěn)壓管的電流也應(yīng)小于其最大工作電流，可求得最小限流電阻。1.3二極管1.3二極管小結(jié)本講主要介紹了以下基本內(nèi)容：半導(dǎo)體二極管的構(gòu)成和類型：點接觸型、面接觸型、平面型；硅管、鍺管。半導(dǎo)體二極管的特性：與PN結(jié)基本相同。半導(dǎo)體二極管的參數(shù)