半导体器件大学机械.ppt

文档介绍：半导体的基本知识
半导体二极管
晶体管
场效应晶体管
主要内容
1 半导体器件
集成电路运算放大器
学习目标:

1、掌握以下基本概念:半导体材料的特点、空穴、扩散运动、漂移运动、PN结正偏、PN结反偏;
2、了解PN结的形成过程及半导体二极管的单向导电性;
3、掌握半导体二极管的伏安特性,正确理解半导体二极管的主要参数;掌握稳压管工作原理及使用中的注意事项.
4、掌握BJT的电流分配关系、放大条件及放大工作原理;伏安特性,主要参数;
5、正确理解各种场效应管的工作原理,熟练掌握各种场效应管的外特性及主要参数
半导体的基本知识
半导体特性
本征半导体
杂质半导体
PN结及其单向导电性
物体分类
导体
如:金属
绝缘体
如:橡胶、云母、塑料等。
—导电能力介于导体和绝缘体之间。
半导体
半导体特性(*)
掺入杂质则导电率增加几百倍
掺杂特性
半导体器件
温度增加使导电率大为增加
热敏特性
热敏器件
光照不仅使导电率大为增加还可以产生电动势
光敏特性
光敏器件
光电器件
常用的半导体材料有:
元素半导体:硅(Si)、锗(Ge)
化合物半导体:砷化镓(GaAs)
掺杂材料:硼(B)、铟(In);磷(P)、锑(Sb)。
半导体特性
本征半导体
完全纯净、结构完整的半导体晶体。
纯度:%,“九个9”
它在物理结构上呈单晶体形态。
常用的本征半导体
Si
+14
2
8
4
Ge
+32
2
8
18
4
+4
本征半导体
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
共价键内的电子
称为束缚电子
价带
导带
挣脱原子核束缚的电子
称为自由电子
价带中留下的空位
称为空穴
禁带EG
外电场E
自由电子定向移动
形成电子流
束缚电子填补空穴的
定向移动形成空穴流
本征半导体
1. 本征半导体中有两种载流子
—自由电子和空穴
2. 在外电场的作用下,产生电流
—电子流和空穴流
电子流
自由电子作定向运动形成的
与外电场方向相反
空穴流
价电子递补空穴形成的
与外电场方向相同
空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点。
用空穴移动产生的电流代表束缚电子移动产生的电流
电子浓度ni = 空穴浓度pi
本征半导体
杂质半导体
掺入杂质的本征半导体。
掺杂后半导体的导电率大为提高
掺入三价元素如B、Al、In等,
形成P型半导体,也称空穴型半导体
掺入五价元素如P、Sb等,
形成N型半导体,也称电子型半导体
杂质半导体(*)

+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+5
+5
在本征半导体中掺入五价元素如P。
自由电子是多子
空穴是少子
杂质原子提供
由热激发形成
由于五价元素很容易贡献电子,因此将其称为施主杂质。施主杂质因提供自由电子而带正电荷成为正离子
2、 P型半导体
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+3
+3
在本征半导体中掺入三价元素如B。
自由电子是少子
空穴是多子
杂质原子提供
由热激发形成
因留下的空位很容易俘获电子,使杂质原子成为负离子。三价杂质因而也称为受主杂质。