【图文】模拟电子技术基础简明教程(第三版)杨素行 PPT课件

第一章半导体器件1.1半导体的特性1.2半导体二极管1.31.4双极型三极管(BJT)场效应三极管1.1半导体的特性1.导体：电阻率ρ<10-4Ω·cm的物质。

如铜、银、铝等金属材料。

2.绝缘体：电阻率ρ>109Ω·cm物质。

如橡胶、塑料等。

3.半导体：导电性能介于导体和半导体之间的物质。

大多数半导体器件所用的主要材料是硅(Si)和锗(Ge)。

硅原子结构最外层电子称价电子锗原子也是4 价元素(a)硅的原子结构图4价元素的原子常常用+4电荷的正离子和周围4个价电子表示。

(b)简化模型图1.1.1硅原子结构1.半导体中两种载流子带负电的自由电子带正电的空穴2.本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现，称为电子-空穴对。

3.本征半导体中自由电子和空穴的浓度用ni和pi表示，显然ni=pi。

4.由于物质的运动，自由电子和空穴不断的产生又不断的复合。

在一定的温度下，产生与复合运动会达到平衡，载流子的浓度就一定了。

5.载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升高，基本按指数规律增加。

1.1.2杂质半导体杂质半导体有两种N 型半导体P 型半导体一、N 型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的5价杂质元素，如磷、锑、砷等，即构成N型半导体(或称电子型半导体)。

常用的5 价杂质元素有磷、锑、砷等。

本征半导体掺入5价元素后，原来晶体中的某些硅原子将被杂质原子代替。

杂质原子最外层有5个价电子，其中4个与硅构成共价键，多余一个电子只受自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。

自由电子浓度远大于空穴的浓度，即n>>p。

电子称为多数载流子(简称多子)，空穴称为少数载流子(简称少子)。

3价杂质元素，如3价杂质原子称为空穴浓度多于电子p>>n。

空穴，电子为说明：1.掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决定少数载流子的浓度。

2.杂质半导体载流子的数目要远远高于本征半导体，因而其导电能力大大改善。

于扩散电流，漂移电流也称反向电流 I ； 由于少数载流子浓度很低，反向电流数值非常小。
反向电流又称反向饱和电流。对温度十分敏感，随
着温度升高，
IS
将急剧增大。 19
总结：
第二节 半导体二极管
当 PN 结正向偏置时，耗尽层变窄，回路
中产生一个较大的正向电流， PN 结处于 导通
状态；当 PN 结反向偏置时，耗尽层变宽，回
+4
+4
+4
电子 – 空穴对
+4
+4
+4
在一定温度下电子 – 空穴对的
产生和复合达到动态平衡。
本征载流子的浓度对温度十分敏感
6
第一节 半导体的特性
二、 杂质半导体
在本征半导体中掺入某种特定的杂质，就成为杂质半导体。
1. N型（或电子型）半导体 (N-type semiconductor) 在4价的硅或锗中掺入少量的5价杂质元素，
29
（b) PN 结加反向电压
第二节 半导体二极管
空间电荷区的正负离子数目发生变化，如同电 容的放电和充电过程。
势垒电容的大小可用下式表示：
Cb
dQ dU
S l
：半导体材料的介电比系数；
S ：结面积； l ：耗尽层宽度。
由于 PN 结 宽度 l 随外
Cb
加电压 U 而变化，因此势垒
电容 Cb不是一个常数。其 Cb = f (U) 曲线如图示。
第1章 半导体器件
1.1 半导体的特性 1.2 半导体二极管 1.3 双极型三极管(BJT) 1.4 场效应三极管
1
第一节 半导体的特性
本征半导体 杂质半导体
2

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•常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。
模拟电子技术基础(杨素行)第一章半 导体器件
• 本征半导体掺入 5 价元素后，原来晶体中的某 些硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有 5 个 价电子，其中 4 个与硅构成共价键，多余一个电子只 受自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。
• 4. 杂质半导体的表示方法如下图所示。
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•(a)N 型半导体
•(b) P 型半导体
•图 1.1.6 杂质半导体的的简化表示法
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•1.2 半导体二极管
•1.2.1 PN 结及其单向导电性
• 在一块半导体单晶上一侧掺杂成为 P 型半导体，另 一侧掺杂成为 N 型半导体，两个区域的交界处就形成了 一个特殊的薄层，称为 PN 结。
• 自由电子和空穴使本 征半导体具有导电能力， 但很微弱。
•T
•+4
•+4
•空 •+4 穴 •+4
•+4
•+4
•+4 •自由电 子
•+4
•+4
• 空穴可看成带正电的 载流子。
•图 1.1.3 •
本征半导体中的 自由电子和空穴
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•1. 半导体中两种载流子
•I / mA
•60
•40 •死 区电
•20 压 •0 •0.4 •0.8 •U / V
•正向特性
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•2. 反向特性 • 二极管加反向电压， 反向电流很小； • 当电压超过零点几伏 后，反向电流不随电压增加

数字电子技术基础简明教程 第三版
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