模拟电子技术基础教本.pdf

模 拟 电 子 技 术 基 础 本科生适用 河北工业大学 电气与自动化学院电工电子中心 第一章 半导体器件基础知识 （8 学时） （3 学时）绪论 半导体基础知识 N 型、P 型、PN 结 （1 学时）半导体二极管 结构、特性曲线、参数 （3 学时）半导体三极管 结构、特性曲线、参数 （1 学时）场效应管 结构、特性及特点 第1 章 常用半导体器件 主要知识要点： 半导体基础知识： 1．本征半导体：本征激发和复合；两种载流子（空穴和电子）。 2 ．掺杂半导体：P 型半导体及N 型半导体；多子；少子。 3． PN 结：扩散与漂移；空间电荷区，电流指数方程；势垒电容；扩散电容。 半导体二极管： 1．单向导电性。 2 ．直流模型；微变等效模型。 3．稳压二极管 半导体三极管： 1．结构，特性曲线，工作区，常用参数。 场效应管： 1．结型场效应管：沟道；夹断；输出特性，转移特性。 2 ．绝缘栅型场效应管：增强型，耗尽型；反型层，输出特性；转移特性。 1.1半导体基础知识 1.1.1 本征半导体（Intrinsic Semiconductor） 一、半导体 (Semiconductor) 导体（低价元素）————半导体————绝缘体（高价元素） 金、银、铜、铁等————硅、锗。镓等————橡胶、惰性气体等 Silicon, germanium, gallium, arsenide 二、本征半导体的晶体结构 本征： 本质，纯净，洁净 共价键 Covalent bond 共价键结构平面示意图 三、本征半导体的两种载流子 自由电子（free electron ）空穴（hole） 电子电流和空穴电流；载流子（carrier ） 四、本征半导体的载流子浓度 本征激发现象：半导体在热激发下产生自由电子和空穴的现象； 复合现象： 半导体中自由电子和空穴相遇结合的现象。 本征激发与复合达到动态平衡（一定温度下） E GO n p K T3/ 2 e 2kT i i 1 式中：n 、p 分别为自由电子和空穴的浓度，K 为与半导体材料载流子有效质量、有效能级密度有 i i 1 关的常量，T 为热力学温度，k 为玻尔兹曼常数，EGO 为热力学零度时破坏共价键所需的能量，又 称禁带宽度。 本征半导体热敏，光敏。 1.1.2 杂质半导体(Extrinsic Semiconductor) 一、N 型半导体(N-type semiconductor) 本征半导体掺入五价元素 （锑 antimony ， 磷 phosphorus，砷 arsenid ）形成N 型半导体。杂质 半导体载流子成分：原有自由电子，原有空穴，掺杂自由电子。由于掺杂后自由电子数量增加使得复合 机会相应增加，故掺杂后N 型半导体中自由电子数量较掺杂前有所减少。