北邮模电半导体器件基础解读课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《北邮模电半导体器件基础解读课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 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:
- 北邮模电 半导体器件 基础 解读 课件
- 资源描述:
-
1、2019/4/16 1 电子电路基础电子电路基础第一讲 半导体器件基础半导体器件基础 2019/4/16 2 参考书目参考书目?模拟电子技术基础,董诗白等,高等教育出版社,面向21世纪课程教材?电子技术基础,康华光,高教出版社?电子线路基础,高文焕,高教出版社 2019/4/16 3 主要内容主要内容?1.1 半导体及其特性?1.2 PN结及其特性?1.3 半导体二极管?1.4 半导体三极管及其工作原理?1.5 三极管的共射特性曲线及主要参数 2019/4/16 4 本征半导体本征半导体及其特性?导 体(Conductor)电导率 105 铝、金、钨、铜等金属,镍铬等合金。?半导体(Semic
2、onductor)电导率 10-9 102 硅、锗、砷化镓、磷化铟、碳化镓、重掺杂多晶硅?绝缘体(Insulator)电导率10-22 10-14 二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅等 2019/4/16 5 2、半导体性能、半导体性能?半导体三大特性 搀杂特性 热敏特性 光敏特性?本征半导体 晶格完整(金刚石结构)纯净(无杂质)的半导体 2019/4/16 6 1 1、硅、锗原子的简化模型、硅、锗原子的简化模型 半导体元素:均为四价元素 Ge Si+4 2019/4/16 7 半导体结构的描述半导体结构的描述?两种理论体系?共价键 结构?能级能带 结构 2019/4/16 8 共价键结构(平面图)共
3、价键结构(平面图)+4+4+4+4+4+4+4+4+4 自由 电子 空穴 价电子 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 共价键有很强的结合力,使原子规则排列,形成晶体 2019/4/16 9 半导体中的载流子半导体中的载流子?载流子(Carrier)指半导体结构中获得运动能量的带电粒子。?有温度环境就有载流子。?绝对零度(-2730C)时晶体中无自由电子。2019/4/16 10 热激发(本征激发)热激发(本征激发)?本征激发 和温度有关?会成对产生电子空穴对电子空穴对-自由电子(Free Electron)-空 穴(Hole)?两种载流子(带电粒子)是半导体的重要概念。20
4、19/4/16 11 本征激发与复合 合二为一 一分为二 本征激发 复 合 2019/4/16 12 杂质半导体杂质半导体 (Impurity Semiconductor)?杂质半导体:?在纯净半导体中掺入杂质 所形成。?杂质半导体分两大类:?N型(N type)半导体?P型(P type)半导体 2019/4/16 13 1、N型半导体?施主杂质(Donor impurities):?掺入五价元素,如磷(P)、砷(As)、锑(Sb)。?正离子状态:?失去多余电子后束缚在晶格内不能移动。2019/4/16 14 图示:N型半导体结构示意图 五价 原子 自由 电子+4+4+4+4+4+4+4+4
5、+4+5 2019/4/16 15 1、N型半导体 自由电子数=空空 穴穴 数数+施主杂质数 少子(Minority):空 穴(Hole)多子(Majority):自由电子(Free Electron)?N型半导体:电子型半导体 2019/4/16 16 2、P型半导体?受主杂质(Acceptor impurities):掺入三价元素,如硼(B)、铝(Al)、铟(In)。?负离子状态:易接受其它自由电子 2019/4/16 17 图示:P型半导体结构示意图 三价 原子+4+4+4+4+4+4+4+4+4+3 空穴 空位 2019/4/16 18 P型半导体型半导体 空 穴 数=自由电子数+受主
6、杂质数 少子(Minority:自由电子(Free Electron)多子(Majority):空 穴(Hole)P型半导体:空穴型半导体 2019/4/16 19 杂质半导体的载流子浓度杂质半导体的载流子浓度?杂质半导体少子浓度 主要由本征激发决定的?杂质半导体多子浓度 由搀杂浓度决定(是固定的)几乎与温度无关 对温度变化敏感?杂质半导体就整体来说还是呈电中性的 2019/4/16 20 半导体中的电流半导体中的电流 是由电场力引起的载流子定向运动 漂移电流漂移电流(Drift Current)扩散电流(Diffusion Current)由载流子浓度、迁移速度、外加电场强度等决定 是由载流
7、子浓度不均匀(浓度梯度)造成的 扩散电流与浓度本身无关 2019/4/16 21 1.2 PN1.2 PN结及其特性结及其特性?PN结是构成半导体器件的 核心结构。?PN结是指使用半导体工艺使N型和P型半导体 结合处所形成的 特殊结构。?PN结是半导体器件的 心脏。2019/4/16 22 P型半导体 N型半导体+扩散运动 内电场内电场E 漂移运动 扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽,空间电荷区越宽。内电场越强,就使漂移运动越强,而漂移使空间电荷区变薄。势垒区,也称耗尽层。PN结的形成结的形成 2019/4/16 23 说明:(1)空间电荷区(耗尽层、势垒区、高阻区)内 几乎没有载流子,其厚度约
8、为 0.5(2)内电场的大小 硅半导体:0.6 0.8VdV?锗半导体:0.2 0.4VdV?(3)当两边的掺杂浓度相等时,PN结是对称的 当两边的掺杂浓度不等时,PN结不对称(4)从宏观上看,自由状态下,PN结中无电流 2019/4/16 24 +P N +E+_ R 1 1、PN 结正向偏置P 区加正、N 区加负电压 内电场 外电场 变薄 内电场被削弱,多子的扩散加强,能够形成较大的扩散电流。正向电流 正 向 导 通 2019/4/16 25 内电场 外电场+_ R E 2 2、PN 结反向偏置P 区加负、N 区加正电压 +P N +变厚 内电场被加强,多子的扩散受抑制。少子的漂移加强,但
9、少子数量有限,只能形成较小的反向电流。反 向 截 止 2019/4/16 26 三、半导体二极管 P N?伏安曲线?两种击穿:(1)齐纳击穿(场致激发)(2)雪崩击穿(碰撞激发)U I 死区电压 硅管0.4V 锗管0.1V 反向击穿电压UBR 导通电压:硅管0.7V 锗管0.3V 开启电压:硅管0.6V 锗管0.2V 2019/4/16 27 二极管特性的解析式二极管特性的解析式 (1)qukTSiIe?26TkTUmVq?(1)TuUSiIe?伏安表达式:?常温下 则 100umV?SiI?当 时,反向电流基本不变 2019/4/16 28 二极管的等效电阻二极管的等效电阻 DDDRUI?D
展开阅读全文