半导体器件的特性.pptx

1.1半导体的导电特性1.2PN结1.3二极管1.4双极型晶体管（BJT）1.5场效应管（FET）半导体材料：物质根据其导电能力(电阻率)的不同，可划分导体、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。典型的元素半导体有硅Si和锗Ge，此外，还有化合物半导体砷化镓GaAs等。半导体的原子结构和简化模型元素半导体硅和锗共同的特点：原子最外层的电子（价电子）数均为4。1.1.1本征半导体的导电特性本征半导体：纯净的且具有完整晶体结构的半导体。载流子：物资内部运载电荷的粒子。本征激发：在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共价键的束缚成为自由电子，并在共价键中留下一个空位(空穴)的过程。空穴：共价键中的空位。复合：自由电子和空穴在运动中相遇重新结合成对消失的过程。动态平衡：当温度T一定时，单位时间内产生的自由电子空穴对数目与单位时间内因复合而消失掉的自由电子空穴对数目相等，称为载流子的动态平衡。金刚石结构1.1半导体的导电特性半导体中的两种载流子：自由电子，空穴。两种载流子导电的差异：●自由电子在晶格中自由运动●空穴运动即价电子填补空穴的运动，始终在原子的共价键间运动。结论：1.本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少；2．半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电；3．本征半导体导电能力弱，并与温度有关。1.1.2杂质半导体的导电特性1.1半导体的导电特性1.2.1PN结的形成过程：1.载流子的浓度差引起多子的扩散；2.复合使交界面形成空间电荷区；3.空间电荷区阻止多子扩散，引起少子漂移；4.扩散和漂移达到动态平衡。1.2.2PN结的单向导电性一、外加正向电压外电场使多子向PN结移动,中和部分离子使空间电荷区变窄，扩散运动加强，形成了一个流入P区的正向电流IF。二、外加反向电压外电场使少子背离PN结移动，空间电荷区变宽。漂移运动加强形成反向电流IR。单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大;反偏截止，电阻很大，电流近似为零。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）、漂移、动态平衡PN结的单向导电性：正偏导通、反偏截止1.3.1二极管的结构及符号1.3二极管1.3.2二极管的伏安特性一、PN结的伏安特性二、实际二极管的伏安特性三、理想二极管的特性若二极管的正向压降远小于和它串联的电压，反向电流远小于和它并联的电流，可用理想二极管来等效二极管。理想二极管的门限电压和正向压降均为零，反偏时反向电流也为零。1.3.3二极管的主要参数1、最大正向电流IFM：二极管长期工作运行通过的最大正向平均电流。2、反向峰值电压VRM：为保证管子安全工作，通常取为击穿电压的一半。3、反向直流电流IR(sat)：是管子未击穿时反向直流电流的数值。4、最高工作频率fM：是二极管具有单向导电性的最高工作频率。1.3.4稳压二极管一、稳压二极管的稳压特性具有陡峭的反向击穿特性，工作在反向击穿状态。二、稳压管的参数1、稳定电压VZ2、稳定电流IZ：3、动态电阻rZ：4、最大稳定电流IZmax和最小稳定电流IZmin1.3.5二极管电路一、限幅电路1.3二极管例1.3.1题：当负载最小时，输出电流最大。这时稳压管的电流也应大于其最小工作电流，可求得最大限流电阻。当负载最大时，输出电流最小，这时稳压管的电流也应小于其最大工作电流，可求得最小限流电阻。1.3二极管1.4.1晶体管的结构及符号结构：三个区：发射区、基区和集电区三个极：发射极、基极和集电极两个结：发射结、集电结生成类型：合金型和平面型要实现电流放大作用，要求：发射区掺杂浓度高；基区薄且掺杂浓度低；集电结面积大。1.4.2晶体管内载流子的传输过程晶体管正常工作的外部条件：发射结外加正向电压VBE，集电结加上较大的反向偏压VCB。1.4.3晶体管直流电流传输方程一、共基极直流电流传输方程共基极电流放大系数：1.4双极型晶体管三、共集电极直流电流传输方程1.4.4晶体管的共射组态特性曲线一、输入特性曲线分析：时：集电结正偏，相当于两个二极管并联的正向特性。时：曲线右移，集电结由正偏向反偏过渡，开始收集电子。后，曲线基本不变，电流分配关系确定。二、输出特性曲线1）共发射极电流放大系数二、极间反向电流1）集电极－基极反向饱和电流ICBO2）穿透电流ICEO三、频率参数1）共发射极截止频率1.4双极型晶体管小结本讲主要介绍了以下基本内容：双极性晶体管的结构和类型：NPN、PNP晶体管的电流放大作用和电流分配关系晶体管具有放大作用的内部条件晶体管具有放大作用的外部条件晶体管直流电流传输方程三种不同的连接方式：共基极、共发射极和共集电极晶体管的共射组态曲线特性晶体管的主要参数特点：利用输入回路的电场效应控制输