文档介绍：1
电子技术由模拟电子技术和数字电子技术两部分构成。两者的区别在于所处理的信号不同:前者处理的是模拟信号(在时间上或数值上连续变化的信号),相应的电路称为模拟电路;后者处理的是数字信号(在时间上或数值上都是不连续的,即所谓离散的信号),相应的电路称为数字电路。
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(1-2)
1. 半导体基本知识和PN结
1) 导体、半导体和绝缘体
物质按其导电性能分类,可分为导体、绝缘体和半导体。
半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。其内部存在有两种载流子:自由电子和空穴。在常态下,它们的导电能力很弱,更接近于绝缘体;但在掺入杂质(其它元素)、受热、光照或受到其它条件影响后,它的导电能力将明显增强而接近于导体。
一、半导体基础和常用半导体器件
(1-3)
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。比如:
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(其它元素),会使它的导电能力明显改变。
(1-4)
通过一定的工艺过程,可以将半导体制成晶体。
完全纯净的、结构完整的半导体晶体,称为本征半导体。
在硅和锗晶体中,原子按四角形系统组成晶体点阵,每个原子都处在正四面体的中心,而四个其它原子位于四面体的顶点,每个原子与其相临的原子之间形成共价键,它们共用一对价电子。
(1-5)
硅和锗的共价键结构
共价键共
用电子对
+4
+4
+4
+4
+4表示除去价电子后的原子
(1-6)
共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中,称为束缚电子,常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子,因此本征半导体中的自由电子很少,所以本征半导体的导电能力很弱。
形成共价键后,每个原子的最外层电子是8个,构成稳定结构。
共价键有很强的结合力,使原子规则排列,形成晶体。
+4
+4
+4
+4
(1-7)
+4
+4
+4
+4
本征半导体的导电机理
自由电子
空穴
被束缚电子
(1-8)
本征半导体的导电机理
本征半导体中存在数量相等的两种载流子,即自由电子和空穴。
温度越高,载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强,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。
本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度(单位体积内的载流子数量)。
(1-9)
2) 杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量的杂质,就会使半导体的导电性能发生显著变化。
其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。
使自由电子浓度大大增加的杂质半导体称为N型半导体(电子型半导体),使空穴浓度大大增加的杂质半导体称为P型半导体(空穴型半导体)。
(1-10)
N型半导体
N型半导体中的载流子是什么?
1、由磷原子提供的电子,浓度与磷原子相同。
2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。
3、掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度,所以,自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流子(多子),空穴称为少数载流子(少子)。
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