模拟电子技术资料.ppt

1、Home，1.1半导体的基本，1.6*集成电路中的元件，1.2半导体二极管，1.5*单中国帆船晶体管和晶体闸流管，内容概要，1.3双极晶体管，1.4*增强型场效应晶体管，1 .2. PN结电容的形成，PN结电容的单向式导电性，3 .二极管的伏安特性，等效电路5 .晶体管的电流放大作用。 半导体材料根据物体的导电能力(电阻率)区分导体、绝缘体、半导体。 导体： 109cm半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间。 Next，2 .半导体晶体结构的典型元素半导体有硅Si和锗Ge，其他化合物半导体砷化镓GaAs等。 1.1半导体基本知识，3 .本征半导体本征半导体：化学成分纯净，结构完整的半导体。 在物

2、理结构上呈单晶形态。 半导体的导电性能取决于其原子结构，对于元素半导体硅和锗而言，原子序数分别为14和32，它们具有共同的特点：原子最外层的电子(价电子)数均为4，其原子结构和晶体结构如图1.1.1所示。Home、Next、Back、1.1半导体的基本知识，电子空穴对：本征激发(热激发)产生的自由电子和空穴总是成对出现，称为电子空穴对。 因此，在本征半导体中，ni=pi (ni自由电子的浓度； pi空穴的浓度)。 空穴：共价键中的空穴。 Home，Next，Back，K1常数，硅为3.8710-6K-3/2/cm3，锗为1.7610-6k-3/t热力学温度EGO禁带宽度，硅为1.21eV，锗为

3、0.785eV； k玻尔兹曼常数，8.63 10-5 eV/K。 (e单位电荷、eV=J )、1.1半导体的基本知识、Home、Next、Back、载流子：可参与导电的粒子电荷。 (1)两种载流子瓦斯气体的产生和复合是指，在一定温度下达到动态平衡时，ni=pi的值一定；(2)ni和pi的值与温度有关，在硅材料中，每上升约8oC，ni或pi就增加2倍的锗材料中，每上升约12 oC，ni或pi就增加2倍1.1半导体的基本知识、Home、Next、Back、本征半导体导电性能差，与环境温度密切相关，即热敏性。 对于这样的温度的易感性，为了制作感热和光感应去老虎钳，也成为半导体去老虎钳的温度稳定性差的

4、原因。 1.1半导体的基本知识，说明：4 .非本征半导体非本征半导体：本征半导体中混入了微量杂质的半导体。 根据掺杂大头针元素体的性质，将非本征半导体分为p型(正孔型)半导体和n型(电子型)半导体。 由于渡槽大头针的影响，半导体的导电性能发生显着变化。Home，Next，Back，1.1半导体的基本知识，Home，Next，Back，受主杂质：理由，多子和少子： p型半导体一旦产生空穴，云同步就不会产生新的自由电子，所以通过控制掺杂的浓度，空穴在p型半导体中，空穴的浓度远远大于自由电子的浓度，被称为多数载流子，简称多子的自由电子在少数载流子中简称少子。 1.1半导体的基本知识，Home、Nex

5、t、Back、施主杂质： 5价元素体的杂质能在半导体中产生多馀的电子，所以被称为施主杂质或n型杂质。 在n型半导体中，自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。 1.1半导体的基本知识，注意：多子的浓度与渡越大头针浓度有关，温度影响小的少子是由本征激发形成的，浓度虽低，但对温度非常敏感。 如上所述，在非本征半导体中，由于掺杂大头针，载流子的数量与本征半导体相比增加很多，掺杂大头针的含量虽然少，但是对半导体的导电能力产生很大影响，成为提高半导体的导电性能的最有效方法。掺杂大头针对本征半导体的导电性的影响的典型的数据是，在以下的： T=300 K室温下，本征硅的电子和空穴浓度： ni=pi=1.41

6、010/cm3掺杂大头针后的n型半导体中的自由电子浓度： ni=51016/cm3本征硅的原子浓度为：ni，Home、Next、Back、1.1半导体的基本知识，小结本主要是本征半导体本征激发、空穴、载流子非本征半导体p型半导体和n型半导体受主杂质、施主杂质、多子、少子、 在图1.1.6中示出此时在p型半导体和n型半导体的接合面上形成的物理工艺的示意图。 5. PN结电容、Home、Next、Back、1.1半导体的基本知识、扩散运动：浓度差多的孩子引起的运动。 漂移运动：当空间电荷区域形成时，由于内部电场而产生少子的运动。、Home、Next、Back、1.1半导体的基本知识，2.PN结电容

7、的单向式导电性正偏压和反偏压：当施加电压使pn结电容中的p区域的电位比n区域的电位高时，被称为施加顺向电压，简称为正偏压，反过来称为施加反电动势，简称为反偏压。PN结电容、对称结、不对称结、空间电荷区对耗尽层、扩散运动、漂移运动、PN结电容形成、PN结电容加上顺向电压PN结电容的顺向电压，呈低电阻，具有大的正向扩散电流，PN结导通。 其示意图如图1.1.7所示。 对、Home、Next、Back、2. PN结电容施加反向电压PN结电容时，呈现高电阻，具有小的反向漂移电流，PN结电容被切断。 其示意图如图1.1.8所示。 1.1半导体的基本知识是，外部电场和内部电场的方向相反，扩散运动激化，漂移

8、运动变弱。 注意：请在电路上连接限流电阻，以免正向电流过大而损坏PN结电容。 对、Home、Next、Back、3. PN结电容的单向式导电性PN结电容施加顺向电压(正偏压)时导通。 施加反电动势电压(反偏压)时断开的特性称为PN结电容的单向式导电性。 1.1半导体的基本知识，外部电场与内部电场方向相同，减弱扩散运动，加剧漂移运动，形成反向电流。 反向电流大吗？ 少子的数量是由热激励引起的，数量极少，反向电流非常小。 pn结电容的特性曲线1. PN结电容的U-I特性表达式，式中，IS逆饱和电流； n的发射系数与PN结电容的尺寸、材料等有关，是其值为12的UT温度的电压当量，常温下(t=300k

9、):ut=kt/q=0.026v=26mv，1.1半导体的基本知识，2 .在PN结电容的正向特性为：uUT的情况下，Home锗材料导通电压Uon硅材料为0.60.7V左右锗材料为0.20.3V左右。 1.1半导体的基本知识，3 .在pn结电容的反向特性： |u|UT的情况下，Home、Next、Back、反向电流：在一定温度下少子的浓度是一定的。 反向电流受温度的影响很大。 1.1半导体的基本知识、4. PN结电容的逆破坏特性、Home、Next、Back、逆破坏：将逆方向电压达到一定值后，逆方向电流急剧增加的现象称为逆破坏(电击破坏)。 不实施限流对策的话，PN结电容过热破坏，这叫做热破坏。

10、 电击穿是可逆的，而热破坏是不可逆的，应该避免。 1.1半导体的基本知识，Home、Next、Back、逆破坏分为雪崩破坏和齐纳破坏两种。 雪崩击穿：如果反电动势增加，则空间电荷区域的电场增强，从通过空间电荷区域的电子和空穴得到的能量增大，如果与结晶中的原子碰撞，则一盏茶碰撞电离大的能量。另一方面，新产生的电子-空穴对通过电场，同样与结晶中的原子碰撞电离，产生新的电子-空穴对，形成载流子的倍增效果。 如果反电动势电压增加到一定值，这就像发生雪崩一样，载波增加变快，反电流急剧增加，导致PN结电容雪崩破坏。 齐纳破坏：齐纳破坏的反应历程与雪崩破坏不同。 由于高逆电压，空间电荷区域的电场变成强电场，

11、具有破坏共价键的一盏茶能力，将被共价键束缚的电子从束缚中解放出来，形成电子-空穴对，引起载流子数的急剧增加，引起PN结电容的齐纳破坏。1.1半导体的基本知识、4.PN结电容的电容效应、Home、Next、Back、1 .势垒电容Cb、图1.1.12势垒电容图像、pn结电容施加电压变化pn结电容上施加反向电压时，Cb根据施加电压而显着变化，利用该特性进行各种势垒二极管1.1半导体的基本知识、2 .扩散电容Cd、图1.1.13扩散电容图像、Home、Next、Back、PN结电容施加顺向电压变化，扩散区域的非平衡少子的数量变化，在结电容Cj=Cb Cd是反向偏置的情况下，势垒电容Cb为主。 正偏压

12、时，以扩散电容器Cd为主。 在次低频中忽略，仅在频率高时考虑结电容的作用。 1.1半导体的基本知识在小说中，PN结电容形成：扩散、复合、空间电荷区域(耗尽层、势垒区域、势垒层、内建电场)、动态平衡PN结电容的单向式导电性：正偏置接通、反偏置断开PN结电容的特性曲线：顺向特性：不带电电压， 导通电压反向特性：热破坏PN结电容的电容效应：势垒电容、扩散电容、Home、Back、1.1半导体的基本知识、1.2半导体二极管、Home、Next二极管根据结构分为点接触型、面接触型、平面型三种。 1 .点接触型二极管，PN结电容面积小，接合电容小，用于检波和频率转换等的射频波电路。 (a )点接触型图1.

13、2.1二极管的结构示意图、Home、Next、2 .面接触型二极管、PN结电容面积大，用于商用大电流整流电路。 (b )面接触型图1.2.1的二极管的结构图、Back、1.2的半导体二极管、Home、Next、3 .平面型二极管多用于IC集成电路的工艺规程。 PN结电容面积可以很小，用于射频波整流和开关电路。 Back，1.2半导体二极管，Home，Next，4 .二极管的格拉夫二极管象征符，Back，2 .半导体二极管的V-I特性二极管的特性与PN结电容的特性大致相同，正向特性也不同，二极管中存在块状电阻和读取电阻，电流相同时在此省略说明。 1.2半导体二极管，Home，Next，Back，

14、图1.2.3半导体二极管画像，1.2半导体二极管，Next，Back，图1.2.3 3 .半导体二极管的残奥仪表，(2)反向耐压UBR和最大反向工作电压UR通常是UBR的一半，(3)反向电流IR不耐压时的反向电流，IR越小单向式导电性越好，但IR对温度敏感，(4)最高工作频率fM，Home反向偏置时： iD=0，RD=。 相当于理想的电子开关。 1.2半导体二极管，Home，Next，Back，Home，Next，(2)恒电压降模型，Back，正偏置时： ud反偏置时： iD=0，RD=。相当于理想的电子开关和恒压源的串联。 图1.2.6二极管的恒压降等价模型、1.2半导体二极管、Home、Next、(3)折线型模型、Back、正偏置时： uD=iDrD U