第讲 绪论半导体基础

模拟电子技术基础主讲：吴朝晖，华南理工大学电子与信息学院

第一部分绪论第二部分半导体基础第一讲内容：第一部分绪论一、电子技术的发展二、模拟信号与模拟电路三、“模拟电子技术基础”课程的特点四、如何学习这门课程五、课程的目的六、考查方法一、电子技术的发展

很大程度上反映在元器件的发展上:1947年贝尔实验室制成第一只晶体管1958年集成电路1969年大规模集成电路1975年超大规模集成电路

第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成电路中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍/6年的速度增长，到2015或2020年达到饱和。学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！1.信号：是反映消息的物理量

信息需要借助于某些物理量（如声、光、电）的变化来表示和传递。

电信号是指随时间而变化的电压u或电流i，记作u=f(t)或i=f(t)。二、模拟信号与模拟电路如温度、压力、流量，自然界的声音信号等等，因而信号是消息的表现形式。2.电信号由于非电的物理量很容易转换成电信号，而且电信号又容易传送和控制，因此电信号成为应用最为广泛的信号。二、模拟信号与模拟电路3.电子电路中信号的分类模拟信号

对应任意时间值t均有确定的函数值u或i，并且u或i的幅值是连续取值的，即在时间和数值上均具有连续性。

数字信号在时间和数值上均具有离散性，u或i的变化在时间上不连续，总是发生在离散的瞬间；且它们的数值是一个最小量值的整数倍，当其值小于最小量值时信号将毫无意义。

大多数物理量所转换成的信号均为模拟信号。4.模拟电路模拟电路：对模拟量进行处理的电路。最基本的处理是对信号的放大。放大：输入为小信号，有源元件控制电源使负载获得大信号，并保持线性关系。有源元件：能够控制能量的元件。二、模拟信号与模拟电路二、模拟信号与模拟电路5.“模拟电子技术基础”课程的内容半导体器件。处理模拟信号的电子电路及其相关的基本功能：各种放大电路、运算电路、滤波电路、信号发生电路、电源电路等等。模拟电路的分析方法。不同的电子电路在电子系统中的作用。三、“模拟电子技术基础”课程的特点

1、工程性实际工程需要证明其可行性。

强调定性分析。实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存在一定的误差范围的。

电子电路的定量分析称为“估算”。近似分析要“合理”。抓主要矛盾和矛盾的主要方面。电子电路归根结底是电路。估算不同的参数需采用不同的模型，可用电路的基本理论分析电子电路。三、俯“模胞拟电枝子技腊术基防础”育课程阵的特床点2.实践甚性实用猫的模丑拟电疗子电到路几言乎都盖需要许进行刑调试高才能向达到境预期莲的目坑标，乘因而笼要掌蛙握以有下方抚法：常用仍电子软仪器爱的使屡用方陈法电子誓电路姥的测拜试方野法故障食的判缸断与渴排除始方法ED得A软件兔的应宫用方至法四、芬如何宏学习珠这门去课程1.丘掌握基本浴概念航、基纤本电工路和家基本强分析秀方法基本病概念畅：概念桃是不捷变的胡，应码用是件灵活箩的，亭“甜万变绩不离伴其宗彻”。基本薄电路飞：构成矮的原恩则是印不变膨的，毯具体控电路芽是多企种多努样的悔。基本寨分析委方法悬：不同摇类型滤的电帝路有蒜不同穴的性侵能指头标和礼描述省方法惰，因游而有甩不同女的分岩析方寻法。2.撑学会右辩证买、全昨面地刮分析穴电子言电路基中的腥问题根据鸽需求满，最峡适用纱的电液路才谁是最蹄好的揪电路办。要研享究利组弊关训系，宅通常拿“有验一利堂必有费一弊殖”。3.注意蹈电路涨中常获用定卖理在橡电子墨电路共中的抱应用五、勒课程久的目狼的1.寄掌握形基本滩概念夏、基嚼本电着路、肉基本搏分析助方法茧和基失本实喇验技愚能。2.倾具有呜能够感继续故深入希学习恼和接乒受电狐子技奔术新违发展必的能己力，张以及阴将所勒学知旷识用害于本攀专业卫的能示力。本课扑程通擦过对嚼常用姥电子樱元器畅件、慢模拟寄电路杯及其饶系统币的分披析和汉设计柳的学津习，皮使学嗓生获乒得模氏拟电掏子技礼术方碧面的懒基础蜡知识灾、基肚础理乓论和牲基本君技能荷，为塑深入夕学习盼电子慢技术碑及其御在专冬业中陷的应殿用打塑下基捎础。建立魔起系突统的逆观念认、工膏程的丙观念感、科脊技进子步的寨观念够和创旷新意关识。六、旺考查文方法1.分会看扣：定勺性分狱析2.装会算耽：定摧量计闲算考查分析问题的能力3.淡会选福：电拴路形咳式、揪器件袖、参披数4.搅会调短：仪不器选底用、铲测试柳方法轨、故辛障诊越断、葛ED豪A考查桂解决犁问题慌的能调力－陶－设渔计能免力考查替解决傲问题篮的能避力－岩－实园践能乖力综合应用所学知识的能力第二粗部分摘半导雅体基怪础知翠识依（1抽.1穿）第二菠部分犹半亡导体枪基础全知识一、行本征掌半导晃体二、吼杂质穴半导忍体三、PN结的艳形成蚂及其命单向竭导电羊性四、PN结的焰电容伍效应一、本征胁半导辣体导电南性介城于导悠体与插绝缘也体之牢间的旨物质数称为撑半导绳体。无杂行质稳定招的结华构本征栏半导燃体是樱纯净锣的晶伍体结能构的滑半导滩体。1、势什么鹅是半元导体贩？什您么是资本征硬半导替体？导体族－－贷铁、宜铝、川铜等体金属晴元素捎等低遥价元保素，湿其最赖外层筐电子觉在外均电场感作用警下很凤容易询产生炊定向妙移动同，形构成电好流。绝缘卷体－词－惰凳性气旅体、豆橡胶迹等，筑其原钥子的竖最外轧层电凉子受嗓原子码核的丽束缚偏力很倍强，评只有话在外滥电场尼强到披一定府程度辩时才粥可能刮导电舅。半导谢体－婆－硅深（S柳i）晕、锗猫（G全e）涂，均鄙为四访价元充素，涝它们榜原子够的最攀外层蜡电子渴受原榆子核财的束印缚力色介于滩导体检与绝累缘体遥之间敢。1、掀本征旦半导矿体的蒸结构由于路热运筝动，备具有炮足够辜能量科的价凤电子冬挣脱筑共价合键的画束缚顿而成浊为自接由电托子自由格电子究的产绸生使炸共价巧键中万留有党一个跟空位饶置，区称为撕空穴自由绒电子芽与空黎穴相散碰同也时消迁失，怖称为季复合忍。共价院键一定具温度射下，叶自由助电子泽与空客穴对否的浓巩度一果定；霸温度赠升高密，热顾运动亏加剧茫，挣脆脱共部价键鞠的电锋子增们多，乐自由么电子裳与空蓝穴对受的浓烧度加察大。载流子外加己电场狂时，扬带负诉电的墙自由番电子辣和带柄正电洽的空咏穴均著参与闲导电岂，且样运动号方向买相反愿。由夸于载淘流子粮数目千很少虹，故服导电爹性很皮差。温度仁升高屈，热容运动融加剧拖，载秋流子饰浓度靠增大拨，导恒电性选增强拾。热力质学温罚度0石K时劫不导缠电。本征虾半导罩体导乞电性跨很差妇，如缠何提挠高导烂电性床？2、太本征脚半导冰体中危的两乘种载光流子运载招电荷旦的粒境子称弹为载蚕流子示。二、跑杂质笋半导疮体1.醒N型骂半导盛体磷（户P）杂质携半导芽体主础要靠辉多数唐载流眯子导银电。竹掺入愧杂质救越多码，多教子浓杆度越签高，陈导电引性越山强，仓实现卧导电黄性可支控。多数沫载流敢子空穴廊比未店加杂裳质时枣的数平目多切了？代少了忧？为驾什么聚？2.峡P型狡半导喉体硼（疗B）多数冰载流纤子P型对半导美体主威要靠供空穴何导电婚，掺耐入杂径质越桐多，非空穴摊浓度回越高倚，导监电性该越强置，在杂陈质半滚导体醋中，读温度腹变化拨时，储载流苹子的搬数目志变化侮吗？睛少子光与多稳子变氏化的寺数目极相同文吗？除少子碧与多耳子浓照度的略变化童相同固吗？三、PN结的粒形成终及其诸单向债导电疏性物质佣因浓吵度差俗而产甜生的咸运动巷称为乔扩散量运动边。气冶体、椅液体嗓、固床体均鲁有之挥。扩散运动P区勺空穴碑浓度维远高心于N昏区。N区汉自由异电子蛾浓度听远高努于P腰区。扩散阵运动概使靠籍近接领触面盛P区井的空朗穴浓披度降掘低、输靠近闲接触唐面N追区的昨自由功电子压浓度倘降低柳，产后生内系电场认，不血利于鞭扩散网运动半的继骡续进权行。PN结的顽形成因电暴场作撤用所缓产生扬的运渐动称在为漂照移运柏动。参与湿扩散稻运动舌和漂凯移运户动的核载流它子数腔目相母同，诉达到泥动态萌平衡这，就抓形成妈了P寸N结现。漂移运动由于凯扩散周运动怎使P纳区与剧N区杯的交卧界面装缺少您多数萄载流尚子，感形成吃内电抚场，混从而背阻止笋扩散荷运动持的进邮行。吴内电女场使彻空穴忍从N戚区向骡P区顽、自控由电姻子从茎P区合向N泻区伟运动肌。PN结加尤正向擦电压合导通料：耗尽券层变升窄，快扩散填运动辞加剧额，由断于外戴电源丢的作暴用，鸦形成锅扩散宁电流壳，P家N结仓处于吼导通徐状态怀。PN结加烛反向输电压割截止截：耗尽情层变涨宽，索阻止哗扩散迎运动暑，有折利于污漂移既运动处，形谅成漂江移电药流。酿由于增电流纺很小蒜，故挑可近热似认研为其烧截止送。PN结的评单向武导电肠性四、PN结的众电容降效应1.健势垒地电容PN路结外橡加电盒压变歼化时精，空怀间电岸荷区栋的宽料度将蓄发生遇变化嘴，有竿电荷枯的积巾累和梢释放洒的过尾程，班与电解容的她充放遥电相怕同，纺其等晌效电洲容称叛为势仅垒电织容Cb。2.宇扩散裕电容P