第1章模电常用半导体器件

.5ຫໍສະໝຸດ 1.1.0 半导体特性常用的半导体导体材料有如：：金属 物元体素分半类导绝体缘：体硅（如S：i）橡、胶锗、（云G母e、）塑料等。
化合物半半导导体体：—砷化导镓电（能G力aA介s于）导体和绝缘体之间。 掺杂材料：硼(B)、铟(In)；磷(P)、锑(Sb)。
• 半导体特性
掺杂特性 掺入杂质则导电率增加几百倍
2. 在外电场的作用下，产生电流 — 电子流和空穴流 电子流 自由电子作定向运动形成的
与外电场方向相反
自由电子始终在导带内运动
空穴流 价电子递补空穴形成的
用空穴移动产
与外电场方向相同
生的电流代表束缚电
始终在价带内运动
子移动产生的电流
.
10
1.1.2 杂质半导体
杂质半导体
掺入三价元素如B、Al、In等， 形成P型半导体，也称空穴型半导体
+4
.
8
本征半导体
共价键内的电子 挣脱原称子为核束束缚缚电的子 价带中电留子下称的为自由电子 空位称为空穴
导带
自由电子定向移 动形成电外子电流场E
禁带EG
束缚电子填补空穴的 定向移动形成空穴流
价带
.
9
本征半导体
1. 本征半导体中有两种载流子 — 自由电子和空穴 电子浓度ni = 空穴浓度pi
空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点。
定其化学性质和导电性能 .
7
1.1.1 本征半导体
本征半导体
完全纯净、结构完整的半导体晶体。 纯度：99.9999999%，“九个9” 它在物理结构上呈单晶体形态。
T=常0K用且的无本外征半界导激体发，只有束缚电子，没有自由电子，本征 半导体相当于绝缘体；T=300K，本征激发，少量束缚电子

-V+ R
限流 电阻
+ I(IR)
U
负离子
正离子
PN结 结
- - - - - - - - - - - - E内
E外
P 型多子空穴 N 型多子电子 少子电子 少子空穴
1.1.3 PN结的单向导电性 ( 定性分析 ) 结的单向导电性
1.外加正向电压 正偏”) —正向电流 IF 外加正向电压(“正偏 外加正向电压 正偏” 正向电流 2.外加反向电压 反偏”) —反向电流 IR 外加反向电压(“反偏 外加反向电压 反偏” 反向电流 3. PN结具有单向导电性。( IF>>IR ) 结具有单向导电性。 结具有单向导电性 4. PN结的伏安特性 ( 定量分析 ) 结的伏安特性 正向偏置— 正向偏置 forward bias 反向偏置— 反向偏置 reverse bias
+VR
限流 电阻
+ I(IF)
U
负离子
正离子
PN结 结
- - - - - - - - - - - - E内
E外
P 型多子空穴 N 型多子电子 少子电子 少子空穴
1.1.3 PN结的单向导电性 ( 定性分析 ) 结的单向导电性
1.外加正向电压 正偏”) —正向电流 IF 外加正向电压(“正偏 外加正向电压 正偏” 正向电流 2.外加反向电压 反偏”) —反向电流 IR 外加反向电压(“反偏 外加反向电压 反偏” 反向电流 3. PN结具有单向导电性。( IF>>IR ) 结具有单向导电性。 结具有单向导电性 4. PN结的伏安特性 ( 定量分析 ) 结的伏安特性 正向偏置— 正向偏置 forward bias 反向偏置— 反向偏置 reverse bias

ICEO = (1+β) ICBO
三. 极限参数
1. 集电极最大允许电流ICM 2. 集电极最大允许功耗PCM 3. 反向击穿电压U(BR)CEO 、U(BR)CBO
α=β/(1+β)
三极管的安全工作区
1 .4 场效应管（Field Effect Transistor ）
场效应管是单极性管子，其输入PN结处于反偏或 绝缘状态，具有很高的输入电阻（这一点与三极管相 反），同时，还具有噪声低、热稳定性好、抗辐射性 强、便于集成等优点。
1 .3 .5 共射NPN三极管伏安特性曲线
二. 输出特性曲线 IC=f ( IB ，UCE )
实际测试时如下进行：
IC= f ( UCE )|IB
发射结正偏、集电结反 偏时，三极管工作在放大 区(处于放大状态)，有放 大作用：IC =βIB + ICEO
两结均反偏时，三极管 工作在截至区(处于截止状 态) ，无放大作用。 IE=IC=ICEO≈0
第五章 负反馈放大器
第六章 信号运算电路
第七章 波形发生电路
第八章 功率放大电路 第九章 直流电源
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第一章 常用半导体器件
本章主要内容：
半导体材料、由半导体构成的PN 结、二极管结构特性、三极管结构特性及 场效应管结构特性。
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1 .1 半导体（Semiconductor）基本知识
• 2、《电子技术实验》.石焕玉等编. • 3、《电子技术基础》(模拟部分).康华光
主编. 高等教育出版社 • 4、《模拟电子技术基础》华成英(第四
版)习题解答（因网络不通，暂时没法放 在系网页上，需要者来复制）
第一章 半导体器件 第二章 基本放大电路 第三章 放大电路的频率特性 第四章 集成运算放大器

第1章 常用半导体器件
《模拟电子技术基础》
三、本征半导体中的两种载流子
若 T ，将有少数价
T
电子克服共价键的束缚成
为自由电子，在原来的共 +4
+4
价键中留下一个空位——
空穴。
空穴
自由电子和空穴使本 +4
+4
征半导体具有导电能力，
但很微弱。
+4
+4
+4 自由电子
+4
+4
空穴可看成带正电的
载流子。
图 1.1.2 本征半导体中的 自由电子和空穴
《模拟电子技术基础》
三、 PN 结的电流方程
PN结所加端电压u与流过的电流i的关系为
qu
i IS(ekT 1)
u
i IS(eUT 1)Fra bibliotekIS ：反向饱和电流
UT =
kT q
：温度的电压当量
在常温(300 K)下，
UT 26 mV
第1章 常用半导体器件
《模拟电子技术基础》
四、PN结的伏安特性
u
i = f (u )之间的关系曲线。 i IS (eUT 1)
电容效应包括两部分 势垒电容 扩散电容
第1章 常用半导体器件
《模拟电子技术基础》
1. 势垒电容Cb 是由 PN 结的空间电荷区变化形成的。
空间
P
电荷区
N
I
V UR
+
（a) PN 结加反向电压
势垒电容与外加电压的关系
第1章 常用半导体器件
2. 扩散电容 Cd
《模拟电子技术基础》
扩散电容是由多子扩散后，在 PN结的另一侧面积累而形成的。 因PN结正偏时，由N区扩散到P区 的电子，与外电源提供的空穴相 复合，形成正向电流。刚扩散过 来的电子就堆积在P区内紧靠PN 结的附近，形成一定的多子浓度 梯度分布曲线。反之，由P区扩散 到N区的空穴，在N区内也形成类 似的浓度分布曲线，如右图所示。