半导体的基本知识.ppt

1.1半导体的基本知识半导体器件是现代电子电路的重要组成部分。本章简要地介绍半导体的基础知识，讨论半导体的核心环节—PN结，阐述了半导体二极管、双极性晶体管（BJT）和场效应管（FET）的工作原理、特性曲线和主要参数以及二极管基本电路和分析方法。对晶闸管和集成电路中的元件也进行了简要介绍。1.半导体材料
根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。
导体：ρ<10－4Ω·cm
绝缘体：ρ>109Ω·cm
半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间。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。它在物理结构上呈单晶体形态。电子空穴对：由本征激发（热激发）而产生的自由电子和空穴总是成对出现的，称为电子空穴对。所以，在本征半导体中：ni=pi（ni－自由电子的浓度；pi－空穴的浓度）。载流子：能够参与导电的带电粒子。4.杂质半导体
杂质半导体：在本征半导体中参入微量的杂质形成的半导体。根据参杂元素的性质，杂质半导体分为P型（空穴型）半导体和N型（电子型）半导体。由于参杂的影响，会使半导体的导电性能发生显著的改变。受主杂质：因为三价元素的杂质在半导体中能够接受电子，故称之为受主杂质或P型杂质。：在本征半导体中参入微量五价元素的杂质形成的半导体，其共价键结构如图1.1.5所示。常用的三价元素的杂质有磷、砷和锑等。综上所述，在杂质半导体中，因为参杂，载流子的数量比本征半导体有相当程度的增加，尽管参杂的含量很小，但对半导体的导电能力影响却很大，使之成为提高半导体导电性能最有效的方法。掺杂对本征半导体的导电性的影响，其典型数据如下:
T=300K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:
ni=pi=1.4×1010/cm3
掺杂后N型半导体中的自由电子浓度:
ni=5×1016/cm3
本征硅的原子浓度:4.96×1022/cm3
以上三个浓度基本上依次相差106/cm3。小结
本讲主要介绍了下列半导体的基本概念：
本征半导体
本征激发、空穴、载流子
杂质半导体
P型半导体和N型半导体
受主杂质、施主杂质、多子、少子二.PN结的单向导电性
正偏与反偏：当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；反之称为加反向电压，简称反偏。PN结加正向电压
PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流，PN结导通。其示意图如图1.1.7所示。三.PN结的特性曲线
1.PN结的V-I特性表达式2.PN结的正向特性3.PN结的反向特性4.PN结的反向击穿特性Home四.PN结的电容效应2.扩散电容Cd本讲小结
本讲主要介绍了以下基本内容：
PN结形成：扩散、复合、空间电荷区（耗尽层、势垒区、阻挡层、内建电场）、动态平衡
PN结的单向导电性：正偏导通、反偏截止
PN结的特性曲线：
正向特性：死区电压、导通电压
反向特性：反向饱和电流、温度影响大
击穿特性：电击穿（雪崩击穿、齐纳击穿）、热击穿
PN结的电容效应：势垒电容、扩散电容HomeHomeHomeHomeHome3.半导体二极管的参数4.二极管的等效模型电路HomeHomeHomeHomeHomeHomeHomeHomeHomeHome