《半導(dǎo)體器件原理》課件

《半導(dǎo)體器件原理》課程介紹本課程將帶領(lǐng)您深入探索半導(dǎo)體器件的奇妙世界，從基本原理到實際應(yīng)用，為您揭開微電子技術(shù)的奧秘。半導(dǎo)體材料的基本特性導(dǎo)電性半導(dǎo)體介于導(dǎo)體和絕緣體之間，導(dǎo)電性能可通過摻雜或溫度改變。能帶結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)決定了其電子和空穴的運動，影響其導(dǎo)電性能。電子和空穴的概念及其性質(zhì)1電子帶負電荷，在導(dǎo)帶中運動，參與導(dǎo)電過程。2空穴相當(dāng)于帶正電荷的“空位”，在價帶中運動，參與導(dǎo)電過程。半導(dǎo)體PN結(jié)的原理P型半導(dǎo)體主要載流子為空穴。N型半導(dǎo)體主要載流子為電子。正向偏置和反向偏置下的PN結(jié)特性1正向偏置電流易于通過，電壓較低。2反向偏置電流幾乎無法通過，電壓較高。二極管的基本工作原理導(dǎo)通正向電壓下，PN結(jié)導(dǎo)通，電流通過。截止反向電壓下，PN結(jié)截止，電流幾乎無法通過。二極管的主要類型及應(yīng)用整流二極管將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。穩(wěn)壓二極管保持電壓穩(wěn)定，防止電壓波動。發(fā)光二極管將電能轉(zhuǎn)換為光能。雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)及工作原理1集電極電流輸出端。2基極控制電流大小。3發(fā)射極電流輸入端。三極管的放大和開關(guān)功能1放大小電流控制大電流，實現(xiàn)信號放大。2開關(guān)控制電路的通斷，實現(xiàn)信號切換。共基、共射、共集電極三極管的特性1共基電流放大，電壓衰減。2共射電流放大，電壓放大。3共集電流放大，電壓衰減，高輸入阻抗。場效應(yīng)管的基本結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)柵極、源極、漏極。原理柵極電壓控制溝道電流。金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的特性集成電路的構(gòu)成及制造工藝1設(shè)計電路設(shè)計和版圖設(shè)計。2制造光刻、刻蝕、擴散、沉積等工藝。3封裝將芯片封裝成可使用的器件。4測試對芯片進行功能測試和性能測試。邏輯門電路的基本原理與門所有輸入為1時輸出為1。或門只要有一個輸入為1，輸出就為1。非門輸入為0時輸出為1，反之亦然。組合邏輯電路的設(shè)計方法真值表列出所有可能的輸入組合和對應(yīng)輸出。卡諾圖利用卡諾圖簡化邏輯表達式。時序邏輯電路的基本工作原理狀態(tài)時序邏輯電路的輸出不僅與當(dāng)前輸入有關(guān)，還與過去的狀態(tài)有關(guān)。反饋電路中的輸出信號反饋到輸入，形成閉環(huán)。時鐘電路和存儲單元的構(gòu)成時鐘電路產(chǎn)生周期性的脈沖信號，控制電路的運行。存儲單元用于保存數(shù)據(jù)，常見類型包括觸發(fā)器、寄存器等。放大電路的基本設(shè)計電壓放大放大輸入電壓的幅度。電流放大放大輸入電流的幅度。濾波電路的分類及應(yīng)用1低通濾波器允許低頻信號通過，阻擋高頻信號。2高通濾波器允許高頻信號通過，阻擋低頻信號。3帶通濾波器只允許特定頻率范圍的信號通過。穩(wěn)壓電路的基本工作原理1輸入接受不穩(wěn)定的直流電壓。2穩(wěn)壓將輸入電壓穩(wěn)定在目標(biāo)電壓。3輸出輸出穩(wěn)定的直流電壓。電力電子器件的分類及特點1二極管單向?qū)щ姟?晶體管控制電流。3可控硅可控的單向?qū)щ姟?IGBT高速、高功率?？煽毓璧墓ぷ髟砑皯?yīng)用1原理通過控制門極電流，控制可控硅的導(dǎo)通與截止。2應(yīng)用用于電力控制、電機控制、焊接等。電力變換電路的基本拓撲直流-直流變換將直流電壓轉(zhuǎn)換為不同電壓的直流電壓。直流-交流變換將直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓。交流-交流變換將交流電壓轉(zhuǎn)換為不同頻率或電壓的交流電壓。IGBT的結(jié)構(gòu)及其特性結(jié)構(gòu)IGBT結(jié)合了MOSFET和BJT的優(yōu)點。特性高速、高功率、低功耗。傳感器電路的設(shè)計與應(yīng)用溫度傳感器測量溫度變化。光傳感器測量光強變化。壓力傳感器測量壓力變化。運算放大器的基本原理及應(yīng)用原理高增益、高輸入阻抗、低輸出阻抗。應(yīng)用放大、濾波、比較、模擬計算等。模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換的基本方法1模數(shù)轉(zhuǎn)換將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。2數(shù)模轉(zhuǎn)換將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。電子測量儀器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理1信號采集將待測信號轉(zhuǎn)換為電信號。2信號處理對信號進行放大、濾波、轉(zhuǎn)換等處理。3顯示輸出將處理后的信號顯示出來。實驗演示與設(shè)計題討論實