半导体晶体管PPT讲稿.ppt
《半导体晶体管PPT讲稿.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《半导体晶体管PPT讲稿.ppt(59页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、半导体晶体管第1页,共59页,编辑于2022年,星期五College of Physics Science&TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA5.1 晶体管晶体管 晶晶体体管管又又称称半半导导体体管管,半半导导体体是是一一类类导导电电性性能能介介于于导导体体与与绝绝缘缘体体之之间间的的材材料料。目目前前,制制造造晶晶体体管管的的半半导导体体材材料料多多数数是是锗锗(Ge)和和硅硅(Si)。因因为为这这些些物物质质呈呈晶晶体体结结构构,所所以以称称之之为为半半导导体体晶晶体体管管,简简称称晶晶体体管或半导体管。管或半导体管。发发明明者者:肖肖克克利利,巴巴本本和
2、和布布拉拉坦坦,获获1956年年Nobel奖。奖。第2页,共59页,编辑于2022年,星期五College of Physics Science&TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA晶体二极管晶体二极管双极型晶体管双极型晶体管场效应晶体管场效应晶体管可控硅。可控硅。第3页,共59页,编辑于2022年,星期五College of Physics Science&TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA一一.晶体二极管晶体二极管第4页,共59页,编辑于2022年,星期五College of Physics Science&Technolo
3、gyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA第5页,共59页,编辑于2022年,星期五College of Physics Science&TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA第6页,共59页,编辑于2022年,星期五College of Physics Science&TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA1、PN结与二极管的单向导电性结与二极管的单向导电性 用一定的工艺方法把用一定的工艺方法把P型和型和N型半导体紧密地结合在型半导体紧密地结合在一起,就会在其交界面处形成空间电荷区叫一起,就会在其交界面处形成空间电荷区叫P
4、N结。结。当当PN结两端加上不同极性的直流电压时,其导结两端加上不同极性的直流电压时,其导电性能将产生很大差异。这就是电性能将产生很大差异。这就是PN结单向导电性。结单向导电性。第7页,共59页,编辑于2022年,星期五 本征半导体就是完全纯净的、具有晶体本征半导体就是完全纯净的、具有晶体结构的半导体。结构的半导体。本征半导体本征半导体 自由电子自由电子空穴空穴共价键共价键SiSiSiSi本征半导体中自由本征半导体中自由电子和空穴的形成电子和空穴的形成 用用得得最最多多的的半半导导体体是是硅硅或或锗锗,它它们们都都是是四四价价元元素素。将将硅硅或或锗锗材材料料提提纯纯并并形形成成单单晶晶体体后
5、后,便便形形成成共共价价键键结结构构。在在获获得得一一定定能能量量(热热、光光等等)后后,少少量量价价电电子子即即可可挣挣脱脱共共价价键键的的束束缚缚成成为为自自由由电电子子,同同时时在在共共价价键键中中就就留留下下一一个个空空位位,称称为为空空穴穴。自自由由电电子子和和空空穴穴总总是是成成对对出出现现,同同时时又又不不断断复复合。合。College of Physics Science&TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA第8页,共59页,编辑于2022年,星期五在在外外电电场场的的作作用用下下,自自由由电电子子逆逆着着电电场场方方向向定定向向运运动动形形成成
6、电电子子电电流流。带带正正电电的的空空穴穴吸吸引引相相邻邻原原子子中中的的价价电电子子来来填填补补,而而在在该该原原子子的的共共价价键键中中产产生生另另一一个个空空穴穴。空空穴穴被被填填补补和和相相继继产产生生的的现现象象,可可以以看看成成空空穴穴顺顺着着电电场场方方向向移动,形成移动,形成空穴电流空穴电流。可可见见在在半半导导体体中中有有自自由由电电子子和和空空穴穴两两种种载载流流子子,它它们们都都能参与导电。能参与导电。空穴移动方向空穴移动方向 电子移动方向电子移动方向 外电场方向外电场方向外电场方向外电场方向SiSiSiSiSiSiSiCollege of Physics Science
7、&TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA第9页,共59页,编辑于2022年,星期五N 型半导体和型半导体和 P 型半导体型半导体1.N 型半导体型半导体在在硅硅或或锗锗的的晶晶体体中中掺掺入入五五价价元元素素磷磷,当当某某一一个个硅硅原原子子被被磷磷原原子子取取代代时时,磷磷原原子子的的五五个个价价电电子子中中只只有有四四个个用用于于组组成成共共价价键键,多多余余的的一一个个很很容容易易挣挣脱脱磷磷原原子子核核的的束束缚缚而而成成为为自自由由电电子子。因因而而自自由由电电子子的的数数量量大大大大增增加加,是是多多数数载载流流子子,空空穴穴是是少少数数载载流流子子,
8、将将这这种种半半导导体体称为称为 N 型半导体。型半导体。SiSiSiSiSiSiSiP多余价电子多余价电子本本征征半半导导体体中中由由于于载载流流子子数数量量极极少少,导导电电能能力力很很低低。如如果果在在其其中中参参入入微微量量的的杂杂质质(某某种种元元素素)将将使使其导电能力大大增强。其导电能力大大增强。College of Physics Science&TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA第10页,共59页,编辑于2022年,星期五2.P 型半导体型半导体 在在硅硅或或锗锗的的晶晶体体中中掺掺入入三三价价元元素素硼硼,在在组组成成共共价价键键时时将将因
9、因缺缺少少一一个个电电子子而而产产生生一一个个空空位位,相相邻邻硅硅原原子子的的价价电电子子很很容容易易填填补补这这个个空空位位,而而在在该该原原子子中中便便产产生生一一个个空空穴穴,使使空空穴穴的的数数量量大大大大增增加加,成成为为多多数数载载流流子子,电电子子是是少少数数载载流流子子,将将这这种种半半导导体体称称为为 P 型半导体。型半导体。SiSiSiSiSiSiSiB空位空位B空穴空穴价电子填补空位价电子填补空位College of Physics Science&TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA第11页,共59页,编辑于2022年,星期五PN 结的
10、形成结的形成 用用专专门门的的制制造造工工艺艺在在同同一一块块半半导导体体单单晶晶上上,形形成成 P 型型半半导导体体区区域域和和 N 型型半半导导体体区区域域,在在这这两两个个区区域域的的交交界界处处就就形形成成了了一一个个特特殊殊的的薄层,称为薄层,称为 PN 结。结。P 区区N 区区N区的电子向区的电子向P区扩散并与空穴复合区扩散并与空穴复合PN 结结内电场方向内电场方向College of Physics Science&TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA第12页,共59页,编辑于2022年,星期五PN 结的单向导电性结的单向导电性(1)外加正向电压外
11、加正向电压内电场方向内电场方向E外电场方向外电场方向RIP 区区N 区区外电场驱使外电场驱使P区的空穴进入空间区的空穴进入空间电荷区抵消一部分负空间电荷电荷区抵消一部分负空间电荷N区电子进入空间电荷区区电子进入空间电荷区抵消一部分正空间电荷抵消一部分正空间电荷空间电荷区变窄空间电荷区变窄 扩散运动增强,形扩散运动增强,形成较大的正向电流成较大的正向电流College of Physics Science&TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA第13页,共59页,编辑于2022年,星期五P 区区N 区区内电场方向内电场方向ER空间电荷区变宽空间电荷区变宽 外电场方向
12、外电场方向IR外加反向电压外加反向电压外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走少少数数载载流流子子越越过过 PN 结结形形成很小的反向电流成很小的反向电流 多数载流子的扩散运动难于进行多数载流子的扩散运动难于进行返回返回College of Physics Science&TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA第14页,共59页,编辑于2022年,星期五半导体二极管半导体二极管基本结构基本结构 将将 PN 结加上相应的电极引线和管壳,就成为半导体二极管。按结加上相应的电极引线和管壳,就成为半导体二极管。按结构分,有点
13、接触型和面接触型两类。结构分,有点接触型和面接触型两类。点接触型点接触型表示符号表示符号正极正极负极负极金锑合金金锑合金面接触型面接触型N型锗型锗 正极引线正极引线负极引线负极引线 PN 结结底座底座铝合金小球铝合金小球引线引线触丝触丝N 型锗型锗外壳外壳College of Physics Science&TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA第15页,共59页,编辑于2022年,星期五伏安特性伏安特性当当外外加加正正向向电电压压很很低低时时,电电流流很很小小,几几乎乎为为零零。正正向向电电压压超超过过一一定定数数值值后后,电电流流很很快快增增大大,将将这这一一
14、定定数数值值的的正正向向电电压压称称为为死死区区电电压压。通通常常,硅硅管管的的死死区区电电压压约约为为0.5V,锗锗管管约约为为0.1V。导导通通时时的的正正向向压压降降,硅硅管管约约为为0.6 0.7V,锗管约为,锗管约为0.2 0.3V。604020 0.02 0.0400.40.82550I/mAU/V正向特性正向特性硅管的伏安特性硅管的伏安特性死区电压死区电压击穿电压击穿电压U(BR)反反向向特特性性I/mAU/V0.20.4 25 50510150.010.02锗管的伏安特性锗管的伏安特性0College of Physics Science&TechnologyYANGZHOU
15、UNIVERSITYCHINA第16页,共59页,编辑于2022年,星期五 在在二二极极管管上上加加反反向向电电压压时时,反反向向电电流流很很小小。但但当当反反向向电电压压增增大大至至某某一一数数值值时时,反反向向电电流流将将突突然然增增大大。这这种种现现象象称称为为击击穿穿,二二极极管管失失去去单单向向导导电电性性。产产生生击击穿穿时时的的电电压压称称为为反反向向击击穿电压穿电压 U(BR)。College of Physics Science&TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA第17页,共59页,编辑于2022年,星期五在图中,输入电位在图中,输入电位 V
16、A=+3 V,VB=0 V,电阻电阻 R 接负电源接负电源 12 V。求输出端电位。求输出端电位 VY。因因为为 VA 高高于于VB,所所以以DA 优优先先导导通通。如如果果二二极极管管的的正正向向压压降降是是 0.3 V,则则 VY=+2.7 V。当当 DA 导导通通后后,DB 因反偏而截止。因反偏而截止。在在这这里里,DA 起起钳钳位位作作用用,将将输出端电位钳制在输出端电位钳制在+2.7 V。DA 12VYVAVBDBRCollege of Physics Science&TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA第18页,共59页,编辑于2022年,星期五Co
17、llege of Physics Science&TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA2、二极管的分类:、二极管的分类:按材料分:锗二极管、硅二极管、砷化镓二极管;按材料分:锗二极管、硅二极管、砷化镓二极管;按制作工艺:面接触二极管和点接触二极管;按制作工艺:面接触二极管和点接触二极管;按按用用途途分分:整整流流二二极极管管、检检波波兰兰极极管管、稳稳压压二二极极管管、变变容容二极管、光电二极管、发光二极管、开关二极管等。二极管、光电二极管、发光二极管、开关二极管等。第19页,共59页,编辑于2022年,星期五College of Physics Science
18、&TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA 点点接接触触型型二二极极管管由由于于接接触触面面点点小小,不不能能通通过过大大电电流流,故故只只适适合合用用于于小小电电流流整整流流,又又因因为为接接触触点点小小,所所以以极极间间电容量也很小,故适用于高频电路检波。电容量也很小,故适用于高频电路检波。面面接接触触型型二二极极管管与与点点接接触触型型二二极极管管相相反反,由由于于接接触触面面大大,可可以以通通过过较较大大的的电电流流,但但极极间间电电容容量量大大,因因此此不不能用于高频电路,而主要用做整流。能用于高频电路,而主要用做整流。第20页,共59页,编辑于2022年
19、,星期五College of Physics Science&TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA第21页,共59页,编辑于2022年,星期五College of Physics Science&TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA 3、二极管的主要参数、二极管的主要参数最最大大整整流流电电流流(IF):指指长长期期工工作作时时,允允许许通通过过的的最最大大正正向向电电流流值值。使使用用时时不不能能超超过过此此值值,否否则则二二极极管管会会发发热热而而烧毁。烧毁。最最高高反反向向工工作作电电压压(VB):为为防防止止击击穿穿,使使
20、用用时时反反向向电电压压极限值。极限值。反反向向电电流流(IR):在在规规定定的的反反向向电电压压条条件件下下流流过过二二极极管的反向电流值。管的反向电流值。第22页,共59页,编辑于2022年,星期五College of Physics Science&TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA最最高高工工作作频频率率(fm):二二极极管管具具有有单单向向导导电电性性的的最最高高交交流流信信号号的的频频率率。由由于于结结电电容容的的存存在在,当当频频率率高高到到某某一一程程度度时时,容容抗抗小小到到使使PN结结短短路路。导导致致二二极极管管失失去去单单向向导导电电性
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 半导体 晶体管 PPT 讲稿
限制150内