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第六章 半导体器件的基本特性 第一节 半导体基础知识 611.ppt

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第六章 半导体器件的基本特性 第一节 半导体基础知识 6.1.1 本征半导体 6.1.2 杂质半导体 第二节 PN结及半导体二极管 6.2.1 异型半导体的接触现象 6.2.2 PN结的单向导电特性 6.2.3 半导体二极管 6.2.4 半导体二极管的应用 第三节 半导体晶体管 6.3.1 晶体管的结构及类型 6.3.2 晶体管的放大作用 6.3.3 晶体管的特性曲线 6.3.4 晶体管的主要参数;第一节 半导体基础知识 按导电的性能可以将物质分为导体、绝缘体和半导体。物质的导电性能取决于物质的原子结构。我们所关心的不是半导体的导电性,而是它的原子结构。 1. 本征半导体(intrinsic semiconductor) 完全纯净的、结构完整的半导体称为本征半导体。常用的半导体材料是硅(Si—Silicon)和锗(Ge—Germaniun)。;2.杂质半导体(impurity semiconductor) 本征半导体中的载流子浓度很低,导电性能也很弱,掺入少量杂质,其导电性能将发生质的变化。; (2)P型半导体(P -type semiconductor) 在半导体中掺入3价元素,当它与周围的锗原子组成共价键时,在缺少电子的地方形成一个空穴。其它共价键的电子只需较小的能量就可以摆脱原子核束缚移到此空穴,从而形成新的空穴。显然在这种掺杂半导体中,空穴的浓度大于自由电子的浓度,所以多数载流子是空穴,少数载流子是自由电子。 ppnp ;第二节 PN结及半导体二极管 在一块本征半导体上,用工艺的办法使一边形成N型半导体,另一边形成P型半导体,则在两种半导体的交界处形成一个P-N结。P-N结是一切半导体器件的基础。 1. 异型半导体的接触现象 扩散—浓度差异导致的载流子移动;3. 半导体二极管 (1)半导体二极管的结构;(2)半导体二极管的伏安特性;(3)半导体二极管的主要参数;(4)特殊二极管 ①稳压二极管 工作原理:稳压二极管工作在PN结的击穿区。在击穿区电压的微小变化会引起电流较大范围的变化,利用这一特性可以起到稳定输出电压的目的。 注意事项:1.稳压管工作在反向击穿区,因此电源正极接N、负极接P;2.稳压管与负载并联;3.在稳压电路中必须有限流措施。 稳压原理:;②变容二极管 变容二极管主要是利用PN结内耗尽层的空间电荷引起的。由于在耗尽层内N区积聚了正电荷,P区积聚了负电荷,形成了与平板电容器结构相似的形式。当外加电压变化时,空间电荷的增加和减少相当于平板电容的冲放电。因此显示了电容效应。变容二极管就是利用这一特点而制造的。;④发光二极管 发光二极管是利用某些材料有电流流过时会发出不同波长的光而制成的。发光二极管经常用来作为指示、装饰等显示作用,在产品设计中经常使用到。;4. 半导体二极管的应用 二极管的应用范围很广,利用二极管的单相导电特性,可组成整流、检波、钳位、限幅、开关等电路。利用二极管的其他特性,可使其应用在稳压、变容、温度补偿等方面。 (1) 整流电路;(2)二极管限幅电路 二极管限幅电路主要作用是限制输出电压幅度,以适应不同要求,特别是经常用于保护电路中的器件。;第三节 半导体三极管 三极管是组成各种电子电路的核心器件。外形如图。;2. 三极管的放大作用 为了分析理解方便,我们均以NPN管为例,PNP管的工作原理与之完全相同。 内部结构: ①发射区重掺杂。作用是向基区注入载流子。 ②基区低掺杂且很薄。作用是传输控制载流子。 ③集电区面积很大。作用是收集载流子。 外部条件: 外部电源应保证发射结处于正向偏置,集电结反向偏置。 (1)载流子传输过程 ①发射。由于发射结正向偏置,发射区的多数载流子--电子注入到基区,形成发射极电流IE。当然也有基区空穴向发射区扩散,只是这部分电流很小,一般忽略不计。;(2)电流分配;若三极管基极开路,则IB=0,故有:;3. 三极管的三种连接方式 三极管共有三个极,输入、输出各一个极,第三个极是输入、输出回路的公共端,根据公共端的不同,三极管的可以分为共基极、发射极和集电极三种连接方式。;4. 三极管的特性曲线 三极管外部极间电压与电流的相互关系称为三极管的特性曲线。特性曲线比较直观地反映了各极电压与电流之间的关系。 (1)输入特性 即在UCE不变
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