chapter2模电课件演示文稿.ppt

《chapter2模电课件演示文稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《chapter2模电课件演示文稿.ppt（34页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 本征半导体、杂质半导体本征半导体、杂质半导体 有关半导体的基本概念有关半导体的基本概念 自由电子、空穴自由电子、空穴 N型半导体、型半导体、P型半导体型半导体 多数载流子、少数载流子多数载流子、少数载流子 施主杂质、受主杂质施主杂质、受主杂质1.本征半导体本征半导体本征半导体本征半导体化学成分纯净的半导体。它在物理化学成分纯净的半导体。它在物理结构上呈单晶体形态。结构上呈单晶体形态。SiGe硅和锗的共价键结构硅和锗的共价键结构+4+4+4+4束缚电子束缚电子自由电子自由电子形成共价键后，每个原子的最外层电形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。子是八个，构成稳定结构。+4+4

2、+4+4在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。杂质半导体。N N型半导体型半导体掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。（主要载流子为电子、电子半导体）主要载流子为电子、电子半导体）P P型半导体型半导体掺入三价杂质元素（如硼）的半导体。掺入三价杂质元素（如硼）的半导体。（主要载流子为空穴、空穴半导体）（主要载流子为空穴、空穴半导体） N型

3、半导体型半导体 因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键，而多余四个半导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由自由电子电子。 在在N N型半导体中型半导体中自由自由电子是多数载流子，电子是多数载流子，它主要由它主要由杂质原子提供；杂质原子提供；空穴是少数载流子空穴是少数载流子, , 由热激发形成。由热激发形成。 提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子正离子，因此五价杂质原子也称为，因此五价杂质原子也

4、称为施主杂质施主杂质。多余电子多余电子磷原子磷原子硅原子硅原子SiPSiSi 2. P型半导体型半导体 因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共价键中留下一个少一个价电子而在共价键中留下一个空穴。空穴。 在在P型半导体中型半导体中空穴空穴是多数载流子，是多数载流子，它主要由掺它主要由掺杂形成杂形成；自由电子自由电子是少数载流子，是少数载流子， 由热激发形成。由热激发形成。 空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子负离子。三价杂质三价杂质 因而也称为因而也称为受主杂质受主杂质。空穴空穴硼原子硼原子SiSi

5、SiB硅原子硅原子空穴被认为带一个单位的正电荷，并且空穴被认为带一个单位的正电荷，并且可以移动可以移动+在同一片半导体基片上，分别制造在同一片半导体基片上，分别制造P型型半导体和半导体和N型半导体，经过载流子的扩散型半导体，经过载流子的扩散和漂移，在它们的交界面处就形成了和漂移，在它们的交界面处就形成了PN结。结。P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体+扩散运动内电场E漂移运动空间电荷区空间电荷区P型半导体型半导体N型半导体型半导体+P型半导体型半导体N型半导体型半导体+ 因此扩散和因此扩散和漂移这一对相漂移这一对相反的运动最终反的运动最终达到平衡，相达到平衡，相当于两个区之当于两个区之

6、间没有电荷运间没有电荷运动，空间电荷动，空间电荷区的厚度固定区的厚度固定不变。不变。+内电场减弱，使扩散加强，内电场减弱，使扩散加强，扩散扩散 飘移，正向电流大飘移，正向电流大PN+_+NP+_+内电场加强，使扩散停止，内电场加强，使扩散停止，有少量飘移，反向电流很小有少量飘移，反向电流很小反向饱和电流反向饱和电流很小，很小， A级级 PN结结加上正向电压加上正向电压或或正向偏置正向偏置的意的意思都是：思都是： P区加正、区加正、N区加负电压。区加负电压。PN结加正向电压结加正向电压导通导通 PN结结加上反向电压加上反向电压或或反向偏置反向偏置的意的意思都是：思都是： P区加负、区加负、N区加

7、正电压。区加正电压。PN结加反向电压结加反向电压截止截止1. 基本结构基本结构PN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。PNPN符号符号阳极阳极阴极阴极2. 伏安特性伏安特性UI+iDvD-R) 1(/SDD TVveIi 1). 理想模型理想模型 2. 恒压降模型恒压降模型3). 折线模型折线模型3. 二极管常用模型二极管常用模型 4). 小信号模型小信号模型 二极管工作在正向特性的某一小范围内时，二极管工作在正向特性的某一小范围内时，其正向特性可以等效成一个微变电阻。其正向特性可以等效成一个微变电阻。DDdivr 即即)1(/SDD TVveIi根据根

8、据得得Q点处的微变电导点处的微变电导QdvdigDDd QVvTTeVI/SD TVID dd1gr 则则DIVT 常温下（常温下（T=300K）)mA()mV(26DDdIIVrT (1) 最大整流电流最大整流电流IF(2) 反向击穿电压反向击穿电压VBR和最大反向工作电压和最大反向工作电压VRM(3) 反向电流反向电流I IR R(4) 正向压降正向压降VF(5) 极间电容极间电容C5. 二极管实物图片二极管实物图片例例1. 二极管为理想二极管：死区电压为二极管为理想二极管：死区电压为0 ，正向压降为。正向压降为。RLuiuOuiuott二极管半波整流二极管半波整流 例例开关电路开关电路

9、D 3k (a) V V A O 电路如图所示，求电路如图所示，求AO的电压值的电压值解：解： 先断开先断开D，以，以O为基准电位，既为基准电位，既O点为点为0V。 则接则接D阳极的电位为阳极的电位为-6V，接阴，接阴极的电位为极的电位为-12V。阳极电位高于阴极电位，阳极电位高于阴极电位，D接入时正向导通。接入时正向导通。导通后，导通后，D的压降等于零，即的压降等于零，即A点的电位就是点的电位就是D阳极的电位。阳极的电位。所以，所以，AO的电压值为的电压值为-6V。1. 光电二极管光电二极管2. 发光二极管发光二极管3. 激光二极管激光二极管IZmax+-稳压二极管符号稳压二极管符号UIUZ

10、IZ稳压二极管特性曲线稳压二极管特性曲线IZmin稳压二极管工作在反稳压二极管工作在反向击穿状态向击穿状态,当工作电当工作电流流IZ在在Izmax和和 Izmin之之间时间时,其两端电压近似其两端电压近似为常数为常数正向同正向同二极管二极管工作工作电流电流稳定稳定电压电压稳压二极管稳压二极管(1) 稳定电压稳定电压VZ(2) 动态电阻动态电阻rZ 在规定的稳压管反向在规定的稳压管反向工作电流工作电流IZ下，所对应的下，所对应的反向工作电压。反向工作电压。rZ = VZ / IZ(3)(3)最大耗散功率最大耗散功率 PZM(4)(4)最大稳定工作电流最大稳定工作电流 IZmax 和最小稳定工作电流和最小稳定工作电流 IZmin(5)稳定电压温度系数稳定电压温度系数 VZ 稳压二极管主要参数稳压二极管主要参数稳压电路稳压电路+R-IR+-RLIOVOVIIZDZ正常稳压时正常稳压时 VO =VZIZmin IZ IZmax作业：作业： 2.4.3 2.4.5 2.4.6 ( (设设D D为理想模型）为理想模型）2.4.8 2.5.1（设（设DzDz正向压降为正向压降为0.7v0.7v）