半导体基本知识 模拟电子 传感器技术 教学课件.ppt

在本征半导体中： 1、电子、空穴成对出现 2、均参与导电 3 、 电子、空穴对的数目与温度成指数关系 在杂质半导体中： N型：电子数（n）空穴数（p） P型：空穴数（p） 电子数（n） 双极型半导体三极管 1.双极型半导体三极管的结构 图 两种极性的双极型三极管 2. 三极管的电流分配与控制 IE= IEN+ IEP 且有IENIEP IEN=ICN+ IBN 且有IEN IBN ，ICNIBN 3、双极型半导体三极管的电流关系 (1)三种组态 (2)三极管的电流放大系数 场效应半导体三极管 2．漏源电压VDS对漏极电流ID的控制作用 (1) VDS为0或较小时 (VGS＞VGS(th)) (3)P沟道耗尽型MOSFET P沟道MOSFET的工作原理与N沟道 MOSFET完全相同，只不过导电的载流 子不同，供电电压极性不同而已。这如 同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。 (1)N沟道增强型MOSFET 结构 图 N沟道增强型 MOSFET结 构示意图 工作原理 1．栅源电压VGS的控制作用 (2) 0＜VGS＜VGS(th) VGS(th) 称为开启电压 (3) VGS＞VGS(th) (1) VGS=0 反型层 增强型MOS管 VDS=VDG＋VGS =－VGD＋VGS VGD=VGS－VDS 漏源电压VDS对沟道的影响 (2)VDS增加 VGS=VGS(th) (3)VDS增加 VGS?VGS(th) (1) VDS 0，VGS=0， ID＝0。 （2）VGS＞0时，ID 。 （3）VGS＜0时，ID 。 (2)N沟道耗尽型MOSFET 图 N沟道耗尽型MOSFET的结构 半导体的基本知识 1. 本征半导体及其导电性 2. 杂质半导体 3. 杂质对导电性的影响 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。 典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。 1. 本征半导体及其导电性 (1)本征半导体的共价键结构 (2)电子空穴对 (3)空穴的移动 本征半导体——化学成分纯净的半导体。 (1）本征半导体的共价键结构 基本概念：价电子 共价键结构 图1 硅原子空间排列及共价键结构平面示意图 (a) 硅晶体的空间排列 (b) 共价键结构平面示意图 (c) （2）电子空穴对 基本概念：本征激发 自由电子 空穴（载流子） 复合 图2 本征激发和复合的过程 (3) 空穴的移动 自由电子和空穴的定向运动形成了电流 图3 空穴在晶格中的移动 2. 杂质半导体 (1) N型半导体 (2) P型半导体 杂质半导体： 本征半导体中掺入某些微量元素 作为杂质 (1）N型半导体 N型半导体（电子型半导体）： 在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷。 图4 N型半导体结构示意图 (2) P型半导体 P型半导体(空穴型半导体): 在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓、铟。 图5 P型半导体的结构示意图 3. 杂质对半导体导电性的影响 掺入杂 质对本征半导体的导电性有很大 的影响，一些典型的数据如下: T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: n = p =1.4×1010/cm3 1 本征硅的原子浓度: 4.96×1022/cm3 3 以上三个浓度基本上依次相差106/cm3 。 2 掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度: n=5×1016/cm3 PN结 1.PN