模擬電子技術(shù)第二章幻燈片

模擬電子技術(shù)第二章幻燈片第1頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五根據(jù)物體導(dǎo)電能力(電阻率)的不同，來(lái)劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。導(dǎo)體：容易導(dǎo)電的物體。如：鐵、銅等2.絕緣體：幾乎不導(dǎo)電的物體。如：橡膠等3.半導(dǎo)體：半導(dǎo)體是導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間的物體。在一定條件下可導(dǎo)電。半導(dǎo)體的電阻率為10-3～109Ω·cm。典型的半導(dǎo)體有硅Si和鍺Ge以及砷化鎵GaAs等。半導(dǎo)體特點(diǎn)：

在外界能源的作用下，導(dǎo)電性能顯著變化。光敏元件、熱敏元件屬于此類(lèi)。在純凈半導(dǎo)體內(nèi)摻入雜質(zhì)，導(dǎo)電性能顯著增加。二極管、三極管屬于此類(lèi)。

2.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)2.1.1

概念第2頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)2.1.2本征半導(dǎo)體Si硅原子Ge鍺原子本征半導(dǎo)體——化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)?，F(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它們的最外層電子（價(jià)電子）都是四個(gè)。

第3頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)2.1.2

本征半導(dǎo)體硅和鍺的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)+4+4+4+4+4表示除去價(jià)電子后的原子共價(jià)鍵共用電子對(duì)第4頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)2.1.2

本征半導(dǎo)體形成共價(jià)鍵后，每個(gè)原子的最外層電子是八個(gè)，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。共價(jià)鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，稱(chēng)為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價(jià)鍵成為自由電子，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。+4+4+4+4第5頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)2.1.3雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)，可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質(zhì)主要是三價(jià)或五價(jià)元素。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱(chēng)為雜質(zhì)半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體—摻入五價(jià)雜質(zhì)元素（如磷）的半導(dǎo)體。（主要載流子為電子、電子半導(dǎo)體）P型半導(dǎo)體—摻入三價(jià)雜質(zhì)元素（如硼）的半導(dǎo)體。（主要載流子為空穴、空穴半導(dǎo)體）第6頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)2.1.3雜質(zhì)半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體因五價(jià)雜質(zhì)原子中只有四個(gè)價(jià)電子能與周?chē)膫€(gè)半導(dǎo)體原子中的價(jià)電子形成共價(jià)鍵，而多余的一個(gè)價(jià)電子因無(wú)共價(jià)鍵束縛而很容易形成自由電子。在N型半導(dǎo)體中自由電子是多數(shù)載流子，它主要由雜質(zhì)原子提供；空穴是少數(shù)載流子,由熱激發(fā)形成。提供自由電子的五價(jià)雜質(zhì)原子因帶正電荷而成為正離子，因此五價(jià)雜質(zhì)原子也稱(chēng)為施主雜質(zhì)。第7頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五多余電子磷原子硅原子SiPSiSi2.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)

N型半導(dǎo)體2.1.3雜質(zhì)半導(dǎo)體第8頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)2.1.3雜質(zhì)半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體因三價(jià)雜質(zhì)原子在與硅原子形成共價(jià)鍵時(shí)，缺少一個(gè)價(jià)電子而在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空穴。在P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，它主要由摻雜形成；自由電子是少數(shù)載流子，由熱激發(fā)形成?？昭ê苋菀追@電子，使雜質(zhì)原子成為負(fù)離子。三價(jià)雜質(zhì)因而也稱(chēng)為受主雜質(zhì)。第9頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五空穴P型半導(dǎo)體硼原子SiSiSiB硅原子空穴被認(rèn)為帶一個(gè)單位的正電荷，并且可以移動(dòng)2.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)2.1.3雜質(zhì)半導(dǎo)體第10頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法2.1.3雜質(zhì)半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++N型半導(dǎo)體第11頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2.2PN結(jié)的形成及特性2.2.1

PN結(jié)的形成在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，經(jīng)過(guò)載流子的擴(kuò)散和漂移，在它們的交界面處就形成了PN結(jié)。第12頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)E漂移運(yùn)動(dòng)空間電荷區(qū)PN結(jié)處載流子的運(yùn)動(dòng)2.2PN結(jié)的形成及特性第13頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五漂移運(yùn)動(dòng)P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)E

內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，就使漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。

擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬。

PN結(jié)處載流子的運(yùn)動(dòng)2.2PN結(jié)的形成及特性第14頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五漂移運(yùn)動(dòng)P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)E

因此擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到平衡，相當(dāng)于兩個(gè)區(qū)之間沒(méi)有電荷運(yùn)動(dòng)，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。PN結(jié)處載流子的運(yùn)動(dòng)2.2PN結(jié)的形成及特性第15頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五－－－－++++內(nèi)電場(chǎng)減弱，使擴(kuò)散加強(qiáng)，擴(kuò)散飄移，正向電流大空間電荷區(qū)變薄PN+_正向電流2.2PN結(jié)的形成及特性

PN結(jié)正向偏置第16頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2.2PN結(jié)的形成及特性

PN結(jié)反向偏置－－－－++++空間電荷區(qū)變厚NP_++++－－－－內(nèi)電場(chǎng)加強(qiáng)，使擴(kuò)散停止，有少量飄移，反向電流很小反向飽和電流很小，A級(jí)第17頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2.2PN結(jié)的形成及特性2.2.2

PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)加上正向電壓或正向偏置的意思都是：P區(qū)加正、N區(qū)加負(fù)電壓。PN結(jié)加正向電壓導(dǎo)通PN結(jié)加上反向電壓或反向偏置的意思都是：P區(qū)加負(fù)、N區(qū)加正電壓。PN結(jié)加反向電壓截止第18頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2.3半導(dǎo)體二極管一、基本結(jié)構(gòu)PNPN符號(hào)陽(yáng)極陰極第19頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五二、伏安特性UI導(dǎo)通壓降:

硅管0.6~0.7V

鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓U(BR)死區(qū)電壓硅管0.5V,鍺管0.2V。反向漏電流Is（很小，A級(jí)）2.3半導(dǎo)體二極管第20頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五三、二極管常用模型

1).理想模型

2.恒壓降模型3).折線(xiàn)模型2.3半導(dǎo)體二極管第21頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

二極管工作在正向特性的某一小范圍內(nèi)時(shí)，其正向特性可以等效成一個(gè)微變電阻。即根據(jù)得Q點(diǎn)處的微變電導(dǎo)則常溫下（T=300K）4).小信號(hào)模型2.3半導(dǎo)體二極管第22頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五四、二極管的參數(shù)(1)最大整流電流IF(2)反向擊穿電壓VBR和最大反向工作電壓VRM(3)反向電流IR(4)正向壓降VF(5)極間電容C2.3半導(dǎo)體二極管第23頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五五、二極管實(shí)物圖片2.3半導(dǎo)體二極管第24頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2.4二極管基本電路及其分析方法例1.二極管為理想二極管：死區(qū)電壓為0，正向壓降為０。RLuiuOuiuott二極管半波整流第25頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

例２．開(kāi)關(guān)電路電路如圖所示，求AO的電壓值解:

先斷開(kāi)D，以O(shè)為基準(zhǔn)電位，既