半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識

第一章半導(dǎo)體二極管和三極管第一章半導(dǎo)體二極管和三極管§1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識§1.2半導(dǎo)體二極管§1.3晶體三極管§1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識一、本征半導(dǎo)體二、雜質(zhì)半導(dǎo)體三、PN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦运?、PN結(jié)的電容效應(yīng)一、本征半導(dǎo)體導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體是純凈的晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。1、什么是半導(dǎo)體？什么是本征半導(dǎo)體？導(dǎo)體－－鐵、鋁、銅等金屬元素等低價元素，其最外層電子在外電場作用下很容易產(chǎn)生定向移動，形成電流。絕緣體－－惰性氣體、橡膠等，其原子的最外層電子受原子核的束縛力很強，只有在外電場強到一定程度時才可能導(dǎo)電。半導(dǎo)體－－硅（Si）、鍺（Ge），均為四價元素，它們原子的最外層電子受原子核的束縛力介于導(dǎo)體與絕緣體之間。無雜質(zhì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)2、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)由于熱運動，具有足夠能量的價電子掙脫共價鍵的束縛而成為自由電子自由電子的產(chǎn)生使共價鍵中留有一個空位置，稱為空穴

自由電子與空穴相碰同時消失，稱為復(fù)合。共價鍵一定溫度下，自由電子與空穴對的濃度一定；溫度升高，熱運動加劇，掙脫共價鍵的電子增多，自由電子與空穴對的濃度加大。動態(tài)平衡兩種載流子

外加電場時，帶負電的自由電子和帶正電的空穴均參與導(dǎo)電，且運動方向相反。由于載流子數(shù)目很少，故導(dǎo)電性很差。為什么要將半導(dǎo)體變成導(dǎo)電性很差的本征半導(dǎo)體？3、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子運載電荷的粒子稱為載流子。溫度升高，熱運動加劇，載流子濃度增大，導(dǎo)電性增強。熱力學(xué)溫度0K時不導(dǎo)電。二、雜質(zhì)半導(dǎo)體

1.N型半導(dǎo)體磷（P）

雜質(zhì)半導(dǎo)體主要靠多數(shù)載流子導(dǎo)電。摻入雜質(zhì)越多，多子濃度越高，導(dǎo)電性越強，實現(xiàn)導(dǎo)電性可控。多數(shù)載流子空穴比未加雜質(zhì)時的數(shù)目多了？少了？為什么？2.P型半導(dǎo)體硼（B）多數(shù)載流子P型半導(dǎo)體主要靠空穴導(dǎo)電，摻入雜質(zhì)越多，空穴濃度越高，導(dǎo)電性越強，

在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，溫度變化時，載流子的數(shù)目變化嗎？少子與多子變化的數(shù)目相同嗎？少子與多子濃度的變化相同嗎？三、PN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦?/p>

物質(zhì)因濃度差而產(chǎn)生的運動稱為擴散運動。氣體、液體、固體均有之。擴散運動P區(qū)空穴濃度遠高于N區(qū)。N區(qū)自由電子濃度遠高于P區(qū)。擴散運動使靠近接觸面P區(qū)的空穴濃度降低、靠近接觸面N區(qū)的自由電子濃度降低，產(chǎn)生內(nèi)電場。PN結(jié)的灑形成因電仰場作皺用所剝產(chǎn)生資的運賠動稱倡為漂影移運盲動。參與暈擴散日運動債和漂杰移運纏動的分載流嫂子數(shù)逆目相綁同，山達到謝動態(tài)哲平衡狐，就搖形成腿了P撲N結(jié)敲。漂移運動由于愚擴散尾運動像使P員區(qū)與時N區(qū)切的交析界面捎缺少玩多數(shù)仆載流耀子，專形成蠅內(nèi)電秘場，泡從而鵝阻止鳥擴散龍運動槽的進習(xí)行。譯內(nèi)電層場使類空穴幼從N雖區(qū)向生P區(qū)外、自肚由電劈燕子從兵P區(qū)填向N洞區(qū)拐運動方。PN結(jié)加錫正向馬電壓勢導(dǎo)通惠：耗盡鉤層變脖窄，淡擴散穩(wěn)運動考加劇遵，由氏于外接電源今的作充用，蓄形成聞擴散換電流鉆，P售N結(jié)控處于懲導(dǎo)通州狀態(tài)晉。PN結(jié)加賣反向柏電壓蓋截止肅：耗盡鄭層變摩寬，戀阻止屈擴散潔運動柱，有遲利于移漂移戲運動煌，形秘成漂記移電罵流。售由于燥電流丑很小剝，故獄可近淚似認押為其兵截止題。PN結(jié)的錫單向疤導(dǎo)電廚性必要泊嗎？四、PN結(jié)的拒電容底效應(yīng)1.謝勢壘拆電容PN隱結(jié)外怕加電棟壓變泊化時陽，空響間電白荷區(qū)纖的寬蹦度將剝發(fā)生肉變化摸，有局電荷澇的積泡累和勺釋放崗的過眼程，謀與電假容的志充放窩電相潮同，壩其等聲效電扶容稱慘為勢楚壘電綢容Cb。2.陵擴散增電容PN懇結(jié)外窩加的制正向苗電壓錢變化樂時，論在擴信散路丘程中瞇載流洪子的索濃度千及其若梯度慶均有嘩變化額，也嬌有電怎荷的耗積累源和釋召放的完過程陷，其翅等效觀電容屑稱為消擴散府電容Cd。結(jié)電容：結(jié)電醫(yī)容不欣是常汽量！掉若P秧N結(jié)巷外加探電壓宴頻率終高到鎮(zhèn)一定才程度帆，則繪失去鳴單向劈燕導(dǎo)電葛性！問題為什拉么將哨自然憑界導(dǎo)扔電性照能中肯等的深半導(dǎo)飄體材鎖料制薄成本尿征半丹導(dǎo)體叼，導(dǎo)僵電性反能極皮差，濁又將舍其摻舒雜，焰改善戰(zhàn)導(dǎo)電芽性能??？為什務(wù)么半糖導(dǎo)體刷器件拆的溫賽度穩(wěn)祥定性報差？澤是多殘子還域是少苗子是襖影響架溫度焦穩(wěn)定夠性的慮主要激因素北？為什伸么半興導(dǎo)體居器件林有最電高工王作頻新率？§2裁半導(dǎo)府體二很極管一、植二極者管的孤組成二、貪二極舉管的榨伏安蓮特性煩及電熄流方熱程三、攀二極在管的奸等效疏電路四、形二極憶管的吳主要系參數(shù)五、蠅穩(wěn)壓甚二極繭管一、梢二極絡(luò)管的桿組成將P寒N結(jié)籃封裝磁，引饑出兩漢個電菊極，伐就構(gòu)貼成了訂二極臟管。小功罷率二泡極管大功壯率二苗極管穩(wěn)壓二極扭管發(fā)光二極艇管一、荷二極貧管的倍組成點接甚觸型工：結(jié)塵面積強小，翁結(jié)電雹容小恨，故總結(jié)允沒許的宇電流齒小，復(fù)最高島工作捆頻率視高。面接殲觸型化：結(jié)搖面積枝大，壇結(jié)電厭容大旅，故洗結(jié)允獻許的云電流弱大，杠最高港工作燦頻率弊低。平面姻型：喊結(jié)面咳積可訂小、塞可大墊，小霉的工炭作頻還率高均，大妻的結(jié)看允許浪的電留流大凈。二、夾二極冊管的咳伏安逼特性身及電孝流方址程開啟斧電壓反向朱飽和蹲電流擊穿處電壓溫度鏡的電壓凈當(dāng)量二極只管的菠電流傾與其浙端電奇壓的妄關(guān)系系稱為嘉伏安鍵特性憶。利用Mu薦lt毫is堅im測試荒二極符管伏創(chuàng)安特薄性從二君極管睬的伏權(quán)安特閃性可吹以反賽映出派：1.比單向竭導(dǎo)電悔性2.伏安檢特性楚受溫注度影向響T（℃灶）↑胡→在勞電流忘不變案情況身下管志壓降u↓→反收向飽莫和電瞞流IS↑，U(B琴R)↓T（℃厚）↑另→正第向特購性左繡移，反龜向特戰(zhàn)性下棗移正向見特性沖為指陣數(shù)曲滲線反向案特性賓為橫事軸的碌平行銹線增大榴1倍幣/1燭0℃三、遍二極察管的鄭等效墾電路理想二極短管近似團分析黑中最楊常用理想開關(guān)導(dǎo)通時UD＝0截止時IS＝0導(dǎo)通時UD＝Uon截止時IS＝0導(dǎo)通搞時△i與△u成線奴性關(guān)牲系應(yīng)根展據(jù)不棍同情浮況選檢擇不陡同的旋等效暴電路與！1.兇將拿伏安畢特性松折線夕化？10醋0V羞？5賢V？袍1V造？2.棄微喊變等金效電域路Q越高跌，rd越小壓。當(dāng)二醫(yī)極管舍在靜魔態(tài)基細礎(chǔ)上饅有一虹動態(tài)譯信號鬧作用劍時，變則可是將二僻極管猛等效樸為一蹄個電赴阻，古稱為早動態(tài)塌電阻闊，也醫(yī)就是困微變家等效塊電路男。ui=0筒時直務(wù)流電鍛源作奴用小信歉號作短用靜態(tài)炮電流四、弦二極殿管的悄主要能參數(shù)最大坡整流切電流IF：最嫌大平間均值最大及反向查工作估電壓UR：最艦大瞬教時值反向唐電流IR：即IS最高斬工作芝頻率fM：因利PN殖結(jié)有療電容糞效應(yīng)第四版——P20討論口：解決櫻兩個雞問題如何社判斷上二極獻管的遺工作濫狀態(tài)拖？什么蜂情況廳下應(yīng)而選用恐二極荒管的左什么感等效仍電路待？uD=V－iRQIDUDV與uD可比肝，則您需圖芹解：實測昏特性對V和Ui二極件管的模型型有走什么籃不同果？五、辭穩(wěn)壓右二極嚷管1.撈伏安萍特性進入嘉穩(wěn)壓器區(qū)的雞最小宅電流不至夏于損糕壞的掃最大令電流由一偶個P問N結(jié)輕組成督，反甚向擊習(xí)穿后談在一擔(dān)定的認電流姓范圍員內(nèi)端王電壓薦基本墳不變暖，為擴穩(wěn)定意電壓推。2.忠主要懂參數(shù)穩(wěn)定傘電壓UZ、穩(wěn)京定電婦流IZ最大茂功耗PZM＝IZMUZ動態(tài)協(xié)電阻rz＝ΔUZ/ΔIZ若穩(wěn)詞壓管旅的電學(xué)流太討小則雄不穩(wěn)紀壓，欠若穩(wěn)動壓管際的電孤流太縫大則看會因告功耗糧過大斯而損歸壞，養(yǎng)因而禽穩(wěn)壓丈管電米路中悉必需建有限泊制穩(wěn)謠壓管云電流晨的限即流電慢阻！限流球電阻斜率綱？§1倘.3晶體仆三極里管一、御晶體抱管的使結(jié)構(gòu)撈和符拴號二、歷晶體棉管的刃放大唇原理三、譽晶體帥管的君共射怠輸入恒特性拉和輸含出特正性四、網(wǎng)溫度弓對晶參體管柿特性國的影慈響五、袋主要牛參數(shù)一、利晶體弊管的諸結(jié)構(gòu)區(qū)和符蠢號多子嚇濃度腹高多子墻濃度榨很低凈，且協(xié)很薄面積舅大晶體程管有存三個壩極、菜三個符區(qū)、獅兩個劣PN完結(jié)。小功率管中功回率管大功稿率管為什么有孔？二、叮晶體細管的籍放大錫原理擴散松運動庭形成謀發(fā)射岔極電太流IE，復(fù)妨合運驢動形唉成基磨極電電流IB，漂擾移運浪動形槳成集尖電極陵電流IC。少數(shù)零載流漁子的執(zhí)運動因發(fā)闖射區(qū)話多子堅濃度槽高使含大量歌電子慨從發(fā)虧射區(qū)測擴散勢到基澇區(qū)因基蜓區(qū)薄恒且多獅子濃球度低守，使河極少治數(shù)擴陣散到充基區(qū)巨的電漸子與配空穴貧復(fù)合因集見電區(qū)戴面積齊大，禾在外剝電場閑作用氧下大驕部分福擴散陜到基悶區(qū)的卵電子拾漂移報到集系電區(qū)基區(qū)尸空穴警的擴釀散電流炮分配養(yǎng)：IE＝IB＋ICIE－擴緊散運包動形磨成的泛電流IB－復(fù)鏟合運徐動形浙成的濕電流IC－漂躲移運尿動形伍成的桐電流穿透慣電流集電元結(jié)反憐向電耳流直流朱電流慮放大階系數(shù)交流復(fù)電流府放大罰系數(shù)為什運么基予極開從路集寨電極白回路腸會有腹穿透譜電流從？三、偶晶體坐管的撇共射徹輸入耽特性帆和輸?shù)鎏冂犘詾槭采髅碪CE增大塑曲線饒右移筆？對于烏小功角率晶筋體管束，UCE大于邀1V極的一柏條輸須入特脆性曲獅線可尸以取梳代UCE大于惑1V村的所黨有輸慌入特才性曲獄線。為什墨么像第PN疑結(jié)的兼伏安蓮特性貌？為什驚么UCE增大弦到一真定值文曲線迫右移境就不抽明顯選了？1.撿輸入證特性2.福輸沸出特溉性β是常數(shù)嗎？什么是理想晶體管？什么情況下?對應(yīng)俱于一死個IB就有殊一條iC隨uCE變化宣的曲斑線。為什各么uCE較小年時iC隨uCE變化醬很大六？為佳什么澇進入瓦放大行狀態(tài)帳曲線捉幾乎撞是橫喬軸的和平行竹線？飽和職區(qū)放大諒區(qū)截止咳區(qū)晶體厲管的蹄三個療工作雪區(qū)域晶體車管工搞作在歡放大就狀態(tài)憲時，劫輸出改回路剪的電沫流iC幾乎助僅僅仍決定刑于輸業(yè)入回睡路的招電流iB，即敘可將相輸出包回路社等效櫻為電飛流iB控制暮的電思流源iC。四、桑溫度棄對晶什體管仙特性慘的影罵響五、