大二上課件-模電chap-.1半導(dǎo)體基本知識

半導(dǎo)體的基本知PN結(jié)的形成及特半導(dǎo)體二極特殊二極1電路分析與設(shè)計的抽器件物理從器件的內(nèi)部電場和電荷傳輸方面考慮分立器件的行為晶體管根據(jù)器件的電特性研究一組器件間的相互作用作為一個單元來研究幾個組成塊的功能從組成系統(tǒng)的子系統(tǒng)方面研究該系統(tǒng)的性能2半導(dǎo)體材半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)本征半導(dǎo)雜質(zhì)半導(dǎo)3典型的半導(dǎo)體有硅Si和鍺Ge以及砷化鎵GaAs等4硅晶體的空間排5硅和鍺的原子結(jié)6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)?？昭ā矁r鍵中的空位產(chǎn)生的自由電子和空穴對78可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質(zhì)稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。9P雜形成；自由電子是少數(shù)由熱激發(fā)形成?？昭ê苋菀追@電子，使雜質(zhì)原子成為負(fù)離子三價雜質(zhì)因而也稱為受主雜質(zhì) N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)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雜質(zhì)原子因帶正電荷而成為正離子因此五價雜質(zhì)原子也稱為施主雜質(zhì) 摻入雜質(zhì)對本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性有很大1T=300K室溫下,本征硅的電子和空穴濃度1n=p2摻雜后N型半導(dǎo)體中的自由電子濃度23本征硅的原子濃3以上三個濃度基本上依次相差106/cm32.1本征半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)施主雜質(zhì)、受主N型半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)自由電子、空多數(shù)載流子、少數(shù)載流PN結(jié)的形成及特PNPNPN結(jié)的反向擊PN結(jié)的電容效PN結(jié)的形圖2.2.1PN結(jié)的形因濃因濃度多子的擴散運動由雜質(zhì)離子形成空間電荷空間電荷區(qū)形成內(nèi)電內(nèi)電場促使少子漂

內(nèi)電場阻止多子最后,多子的擴散和少子的漂移達(dá)到動態(tài)平衡PNPN結(jié)加正向電壓低電大的正向擴散電0 PN結(jié)的伏安特

PN結(jié)加正向電壓時12.2.2PN加

在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)決定的恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無關(guān)，這個電流也稱為反向飽和電流。

反偏很小的反向漂移電PN結(jié)的伏安特

0 PNPN結(jié)V-I特性表達(dá)SiDS

I(evD

其IS——反向飽和電VT——溫度的電壓當(dāng)且在常溫下

0 kT

26mVOO熱擊穿——不可電擊

雪崩擊齊納擊

——可PN勢壘電容勢壘電容示意2.2.4PN擴散電容擴散電容示意半導(dǎo)體二極半導(dǎo)體二極管的結(jié)在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二管。二極管按結(jié)構(gòu)分有

PN結(jié)面積小，結(jié)面型三大類點接觸型二極

二極管的結(jié)構(gòu)示意

(a)點接觸面接觸型二極 PN結(jié)面積大，于工頻大電流整流電路(b)面接觸平面型二極

藝中。PN結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和二極管的代表符k陰(d)代表符陽極陰極陽極陰極引線引線P(c)平面 二極管的伏安特性曲線可用下式表

+SiDS

I(evD

①5 5 3020100.20.40.60.20.4V②③硅二極管2CP10的V-I特

鍺二極管2AP15的V-I特最大整流電流反向擊穿電壓VBR和最大反向工作電壓反向電流正向壓降極間電容CB與二極管VI二極管VI特性的建理想模

恒壓降模

折線模 二極管VI特性的建小信號模二極管工作在正向特性的某一小范圍內(nèi)時其正向特性可以等效成一個微變電阻S即rdS

根據(jù)

I(evD

Q得Q點處的微變電Qgd

IS

evDeQ

ID1g則rd1gd

IDrTdIrTdIDI(mAD應(yīng)用舉二極管的靜態(tài)工作情況分VDD=10V理想模

VD0

ID

/R1+D+D+D+DVD

0.7V（硅二極管典型值ID

VD)/R

0.93折線模

0.5V（硅二極管典型值設(shè)rD0.2D D

I

0.69R

DVDD=1V時（自看 應(yīng)用舉限幅電例2.4.2提

R+D

R

vI

VREF3.5V

RR++

vI

VREF3.5VR+rR+r+DrD VREF+Vth=3.5(c) 應(yīng)用舉開關(guān)電55基本原則當(dāng)vI1

時，D1為正向偏置

（因極管是理想的），此時D2的陰極電位為5V，陽極為0V，處于反偏置，故D2截止特殊體二極穩(wěn)壓二極變?nèi)荻O光電子器光電二極發(fā)光二極激光二極 符號及穩(wěn)壓特利用二極管反向擊穿特性實現(xiàn)穩(wěn)壓。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時工在反向電擊穿狀態(tài)(a)符(b)伏安特 穩(wěn)壓二極管主要參穩(wěn)定電壓在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流下，所對應(yīng)的反向工作電壓動態(tài)電阻rZ=VZ最大耗散功率最大穩(wěn)定工作電流IZmax和最小穩(wěn)定工作電流Z穩(wěn)定電壓溫度系數(shù)——Z#穩(wěn)壓條件是

R+ -

IO