常用半導(dǎo)體分立器件詳解ppt課件.ppt

《常用半導(dǎo)體分立器件詳解ppt課件.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第四章常用半導(dǎo)體分立器件Diode,Transistor半導(dǎo)體的基本知識與PN結(jié)半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路雙極型三極管絕緣柵型場效應(yīng)管30-七月-211對于元器件，重點放在特性、參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)和正確使用方法，不要過分追究其內(nèi)部機(jī)理。討論器件的目的在于應(yīng)用。學(xué)會用工程觀點分析問題，即根據(jù)實際情況，對器件的數(shù)學(xué)模型和電路的工作條件進(jìn)行合理的近似，以便用簡便的分析方法獲得具有實際意義的結(jié)果。對電路進(jìn)行分析計算時，只要能滿足技術(shù)指標(biāo)，就不要過分追究精確的數(shù)值。器件是非線性的、特性有分散性、RC的值有誤差、工程上允許一

2、定的誤差、采用合理估算的方法。學(xué)習(xí)要求：30-七月-2124.1半導(dǎo)體的基本知識與PN結(jié)一、半導(dǎo)體的基本知識體積小、重量輕、壽命長、能耗低。1.半導(dǎo)體器件的特點2.物質(zhì)的分類（按其導(dǎo)電能力的大?。?dǎo)體如：金、銀、銅、錫,電阻率,ρ<10-4??cm絕緣體如：橡膠、陶瓷、塑料、木制品等ρ?1012??cm半導(dǎo)體如：鍺、硅、砷化鎵，一些硫化物和氧化物（導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間，受溫度、光照和摻雜程度影響極大。）10-3??cm<ρ<109??cm半導(dǎo)體（根據(jù)純度的不同）可以分為本征半導(dǎo)體,雜質(zhì)半導(dǎo)體30-七

3、月-213半導(dǎo)體器件是構(gòu)成電子線路的基本元件，所用的材料是經(jīng)過特殊加工且性能可控的半導(dǎo)體材料。在大規(guī)模集成電路（LSI）和超大規(guī)模集成電路（VLSI）中主要使用硅（Si）和砷化鎵（GaAs）材料。第一代半導(dǎo)體材料以Si，Ge為代表；第二代半導(dǎo)體以GaAs,InP為代表；，第三代半導(dǎo)體：III族氮化物半導(dǎo)體材料（GaN）硅谷、集成電路SiliconvalleyIntegratedcircuit電子器件所用的半導(dǎo)體具有晶體結(jié)構(gòu)，因此把半導(dǎo)體也稱為晶體。30-七月-214+4+4+4+4+4+4+4+4+4純凈的

4、、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。3.本征半導(dǎo)體284+14Si28184+32Ge4個價電子將硅或鍺材料提純并形成單晶體后，便形成共價鍵結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)共價鍵價電子：最外層原子軌道上的電子。+4慣性核4.1半導(dǎo)體的基本知識與PN結(jié)30-七月-215共價鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為束縛電子(BondedElectron)，束縛電子很難脫離共價鍵成為自由電子(Free～)，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。在絕對零度（即T＝0）和無外

5、界激發(fā)時，硅和鍺晶體中由于沒有傳導(dǎo)電流的導(dǎo)電粒子存在，所以不能導(dǎo)電。+4+4+4+4+4+4+4+4+430-七月-216本征激發(fā)－在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價電子獲得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛，成為自由電子，同時共價鍵上留下一個空位，稱為空穴(Hole)。因熱運動產(chǎn)生自由電子空穴對的現(xiàn)象稱本征激發(fā)（Excitation,又稱熱激發(fā)）。+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由電子空穴4.1半導(dǎo)體的基本知識與PN結(jié)30-七月-217兩種載流子:能夠?qū)щ姷碾姾煞Q為載流子(currentorchargecar

6、rier)。本征半導(dǎo)體中有數(shù)量相等的兩種載流子：自由電子和空穴?？昭▽?dǎo)電的實質(zhì)是價電子依次填補(bǔ)空位的運動。+4+4+4+4+4+4+4+4+430-七月-218本征濃度復(fù)合—自由電子和空穴在熱運動中相遇而釋放能量，電子空穴成對消失。自由電子和空穴成對地產(chǎn)生的同時，又不斷復(fù)合。在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動態(tài)平衡，半導(dǎo)體中載流子便維持一定的數(shù)目。注意：(1)在常溫下，本征半導(dǎo)體中載流子濃度:Si：ni=pi=1.5×1010/cm3，Ge：ni=pi=2.5×1013/cm3,與原子密度（約為1022

7、/cm3量級）相比，是微不足道的（1/3.3×1012），故本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性很弱，不能直接用于制造半導(dǎo)體器件。(2)溫度愈高，載流子的數(shù)目愈多,半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能也就愈好。所以，溫度對半導(dǎo)體器件性能影響很大。4.1半導(dǎo)體的基本知識與PN結(jié)30-七月-219半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：(可做成溫度敏感元件，如熱敏電阻)。摻雜性：往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，導(dǎo)電能力明顯改變(可做成各種不同用途的半導(dǎo)體器件，如二極管、三極管和晶閘管等）。光敏性：當(dāng)受到光照時，導(dǎo)電能力明顯變化(可做成各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極管、

8、光敏三極管等)。熱敏性：當(dāng)環(huán)境溫度升高時，導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)30-七月-21104.雜質(zhì)半導(dǎo)體(Impurity~)在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。即使得自由電子和空穴的數(shù)量差別極大，且其導(dǎo)電性能由雜質(zhì)的類型和摻雜的數(shù)量支配，而不再取決于溫度。使自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為N型半導(dǎo)體（電子半導(dǎo)體），使空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為P型半導(dǎo)體（p-type~orP-se