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文檔簡介
目錄第一章常用半導體器件第二章基本放大電路第三章多級放大電路第四章集成運算放大電路第五章放大電路的頻率響應第六章放大電路中的反饋第七章信號的運算和處理第八章信號的發生和信號的轉換第九章功率放大電路第十章直流電源管路信號單方向傳輸信號雙向傳輸小信號放大電路大信號微變等效法圖解分析法單級放大電路多級放大電路分立元件電路提供能源的電路信號源目錄第一章常用半導體器件第二章基本放大電路第三10導言0.1電信號0.2電子信息系統0.3電子技術的課程體系0導言0.1電信號20.1
電信號溫度波動曲線
聲音、圖像、亮度、溫度等等物理信息,都可以用信號波形來表示。電子系統處理的是電信號,它由相應的物理量通過傳感器轉換而得到。信號:信息的載體0.1電信號溫度波動曲線聲音、圖像、亮度、3是研究電子器件、電子電路及其應用的電子技術模擬電子技術:數字電子技術:研究模擬信號研究數字信號模擬信號:在時間上和幅值上都是連續變化的信號數字信號:在時間上和幅值上都是離散的信號(模擬信號)(數字信號)
(數值的變化總是發生在一系列離散的瞬間;電子技術:
數值的大小及增減總是某一個最小單位的整數倍。)科學技術。返回是研究電子器件、電子電路及其應用的電子技術模擬電子技術:數字4溫度傳感(輸入)信號放大信號濾波控制執行(輸出)功率放大數模轉換數字邏輯電路模數轉換恒溫裝置模擬小信號電路數字電路非電子物理系統模擬大信號電路電子系統0.2
電子信息系統返回溫度傳感信號放大信號濾波控制執行功率放大數模轉換數字邏輯模數50.3電子技術的課程體系模擬電子技術和數字電子技術是電子信息類各專業的重要的技術基礎課程,對于繼續學習有關專業課程有著重要的影響。理論基礎:電路理論同步課程:數字電子技術后續課程:微機原理等返回0.3電子技術的課程體系模擬電子技術和數字電子技術是電子61常用半導體器件1.1半導體基礎知識1.2半導體二極管1.3晶體三極管1.4場效應管
1.5單結晶體管和晶閘管1.6集成電路中的元件
1常用半導體器件1.1半導體基礎知識7本章要求掌握:二極管、三極管的外特性及主要參數的物理意義理解:PN結、二極管的單向導電性、穩壓管的穩壓作用及三極管的放大作用了解:二極管、三極管的選用原則本章要求掌握:二極管、三極管的外特性及主要參數的物理81.1半導體基礎知識
1.1.1
本征半導體
1.1.2雜質半導體
1.1.3
PN結半導體的導電機制1.1半導體基礎知識1.1.1本征半導體1.1.291.典型的半導體材料元素 硅(Si)、鍺(Ge)化合物 砷化鎵(GaAs)摻雜元素或化合物 硼(B)、磷(P)半導體1.典型的半導體材料半導體10半導體有溫敏、光敏和摻雜等導電特性。2.導體、絕緣體和半導體的劃分根據物體導電能力,來劃分導體和絕緣體。導體
絕緣體導電能力用電阻率(或電導率)來描述:導體<10-4Ωcm絕緣體>109Ωcm半導體半導體有溫敏、光敏和摻雜等導電特性。2.導體、絕緣體和半導體114.
半導體的共價鍵結構14原子核電子價電子硅的原子結構硅14—1s2,2s2,2p6,3s2,3p2鍺32—1s2,2s2,2p6,3s2,3p6,3d10,4s2,4p24.半導體的共價鍵結構14原子核電子價電子硅的原子結構硅121.本征半導體(導體ρ<10-4Ω·cm,
半導體常見材料硅(Si)鍺(Ge)1.1.1Ge和Si原子的簡化模型
純凈的具有晶體結構的半導體稱為本征半導體。絕緣體ρ>109Ω·cm)10-4Ω·cm<ρ
<
109Ω·cm1.1.1
本征半導體1.本征半導體(導體ρ<10-4Ω·cm,半導體132.本征半導體晶體結構圖1.1.2本征半導體晶體結構示意圖共價鍵結合力強本征半導體導力弱晶體中原子的排列方式2.本征半導體晶體結構圖1.1.2本征半導體晶體結構示意143.本征半導體中的兩種載流子
熱力學零度(T=0K),半導體中沒有自由電子,相當于絕緣體。本征半導體不導電。常溫(T=300K)熱激發(本征激發):共價鍵中的價電子能量自由電子空穴+(+)(-)在電場的作用下空穴運動:價電子填補空穴的運動晶體共價鍵結構平面示意圖圖1.1.3本征半導體中的自由電子和空穴+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴自由電子當溫度升高或受到光的照射時(T>0K),價電子能量增高,有的價電子可以掙脫原子核的束縛,由價帶進入導帶,而參與導電,成為自由電子。自由電子產生的同時,在其原來的共價鍵中就出現了一個空位,原子的電中性被破壞,呈現出正電性,其正電量與電子的負電量相等,人們常稱呈現正電性的這個空位為空穴。3.本征半導體中的兩種載流子熱力學零度(T=0K)15圖1.1.4自由電子進入空穴產生復合運動復合:自由電子和空穴相遇溫度T一定,ni(自由電子濃度)T↑→=pi(空穴濃度)ni↑
=pi↑半導體由于熱激發而不斷產生電子空穴對,那么,電子空穴對是否會越來越多,電子和空穴濃度是否會越來越大呢?+4+4+4+4+4+4+4+4+4溫度越高,載流子的濃度越高。因此本征半導體的導電能力越強,溫度是影響半導體性能的一個重要的外部因素,這是半導體的一大特點。圖1.1.4自由電子進入空穴產生復合運動復合:自由電子和16可見因熱激發而出現的自由電子和空穴是同時成對出現的,稱為電子空穴對。在外電場作用下,空穴可以自由在晶體中運動,從而和自由電子一樣可以參加導電,載流子為自由電子和空穴,載流子越多,導電能力越強,但不如導體??梢娨驘峒ぐl而出現的自由電子和空穴是同時成對出現的,稱為電子171.1.2雜質半導體
在本征半導體中人為摻入微量的雜質,稱為雜質半導體。摻雜是為了顯著改變半導體中的自由電子濃度或空穴濃度,以明顯提高半導體的導電性能。半導體的摻雜1.1.2雜質半導體 在本征半導體中人為摻18在硅(鍺)單晶中摻入少量三價元素(硼),則三價元素原子在晶格中缺少一個價電子,從而產生一個空穴??昭ㄔ颍簱诫s(90%以上)+本征激發(空穴、自由電子)2.三價元素摻雜——P(空穴)型半導體------------------------P型半導體在硅(鍺)單晶中摻入少量三價元素(硼),則三價元素原子在晶格19
這一現象稱為受主電離。
空位很容易俘獲鄰近四價原子的價電子,即在鄰近產生一個空穴,空穴可以參與導電??瘴环@電子后,使雜質原子成為負離子。三價雜質因而也稱為受主雜質。負離子束縛于晶格中,不參與導電。摻雜后P型半導體中的空穴濃度等于摻雜濃度。在P型半導體中空穴是多數載流子,它主要由摻雜形成;自由電子是少數載流子,它仍由熱激發形成。這一現象稱為受主電離??瘴缓苋菀追@鄰近四價原子203.五價元素摻雜——N(電子)型半導體在硅(鍺)單晶中摻入少量五價元素(磷),則五價元素原子在晶格中多余一個價電子。1000個自由電子=摻雜900個+本征激發100個(100個空穴)++++++++++++++++++++++++N型半導體3.五價元素摻雜——N(電子)型半導體在硅(鍺)單晶21
多余價電子容易成為自由電子,可以參與導電。提供自由電子后的五價雜質原子因帶正電荷而成為正離子,因此五價雜質原子稱為施主雜質。正離子束縛于晶格中,不參與導電。摻雜后N型半導體中的自由電子濃度等于摻雜濃度。在N型半導體中自由電子是多數載流子,它主要由摻雜形成;空穴是少數載流子,它仍由熱激發形成。P型半導體和N型半導體摻入微量雜質元素后,導電能力大大提高,但并不用來導電。呈電中性?
這一現象稱為施主電離
在N型半導體中自由電子數等于正離子數和空穴數之和,自由電子帶負電,空穴和正離子帶正電,整塊半導體中正負電荷量相等,保持電中性。多余價電子容易成為自由電子,可以參與導電。這一現22雜質半導體的示意表示法:------------------------P(空穴)型半導體++++++++++++++++++++++++N(電子)型半導體雜質型半導體多子和少子的移動都能形成電流。但由于數量的關系,起導電作用的主要是多子。近似認為多子與雜質濃度相等。雜質半導體的示意表示法:------------------23N型半導體P型半導體自由電子(摻雜形成)→多子←空穴(摻雜形成)空穴(熱激發形成)→←自由電子(熱激發形成)少子呈電中性綜上所述:N型半導體P型半導體自由電子(摻雜形成)→多子←空穴(摻雜形244.載流子的產生與復合產生:價電子獲得額外的能量(激發能),從價帶躍遷到導帶,而產生載流子的過程。產生的形式:本征激發(電子空穴對)、施主電離、受主電離。
復合:自由電子與空穴相遇,重新填入共價鍵中空穴的過程,復合使自由電子和空穴成對地消失。復合與產生是半導體的一對矛盾,在一定溫度下,二者處于一定的動態平衡中。4.載流子的產生與復合25------------------------P型半導體++++++++++++++++++++++++N型半導體
在一塊完整的本征硅(或鍺)片上,用不同的摻雜工藝一邊形成N型半導體,一邊形成P型半導體。在這兩種半導體交界面附近形成的一個特殊性質的薄層,稱為PN結。1.1.3PN結------------------------P型半導體+261.PN結的形成漂移運動:在電場作用下,載流子的運動?!齐娏鲾U散運動:同類載流子由于濃度差引起的運動?!鷶U散電流1.PN結的形成漂移運動:在電場作用下,載流子的運動?!?7內電場少子的漂移運動P型半導體N型半導體
內電場越強,漂移運動越強,而漂移使空間電荷區變薄。
擴散的結果使空間電荷區變寬。----------------++++++++++++++++++++++++--------空間電荷區P(N)區中同類載流子濃度差多子的擴散產生空間電荷區(內電場)促進少子漂移擴散與漂移運動達到態平衡時,PN結形成阻止內電場少子的漂移運動P型半導體N型半導體內電場越28PN結的形成過程對于P型半導體和N型半導體結合面,離子薄層形成的空間電荷區稱為PN結
(0.5μm~0.75mm),也稱耗盡層,阻擋層,勢壘區,內電場區,離子區。PN結的形成過程對于P型半導體和N型半導體結合面,離子薄層形29因濃度差空間電荷區形成內電場
內電場促使少子漂移
內電場阻止多子擴散
多子的擴散和少子的漂移達到動態平衡。平衡PN結中擴散電流和漂移電流大小相等而方向相反,所以無外加電場或其他激發因素時,PN結中沒有電流。多子的擴散運動
由雜質離子形成空間電荷區小結因濃度差空間電荷區形成內電場30考慮外加電壓于PN結上,根據外加電壓的極性有兩種情況PN結加正向偏置電壓(正偏):PN結加正向電壓時的導電情況2
PN結的特點外加電壓使內電場減小以致阻擋層變窄多子形成的擴散電流增加漂移電流減小從電源正極有流入P區的正向電流P區接電源正極考慮外加電壓于PN結上,根據外加電壓的極性有兩種情況PN結加31PN結加反向電壓時的導電情況
由于在一定的溫度條件下,由本征激發決定的少子濃度是一定的,故少子形成的漂移電流是恒定的,基本上與所加反向電壓的大小無關,這個電流也稱為反向飽和電流。N區接電源正極外加電壓使內電場增加以致阻擋層加寬擴散電流進一步減小趨于零少子形成的漂移電流居支配地位從電源正極有流入N區的很小的反向電流2
PN結加反向偏置電壓(反偏):PN結加反向電壓時的導電情況由于在一定的溫度32PN結正偏時,具有較大的正向擴散電流,呈現低電阻;PN結導通PN結反偏時,僅有很小的反向漂移電流,呈現高電阻。PN結截止∴PN結具有單向導電性。結論PN結正偏時,具有較大的正向擴散電流,呈現低電阻;PN結導333PN結V-I特性(伏安特性)表達式習慣:P(+),N(-)為參考方向PN結的伏安特性門坎電壓(死區電壓Vth):導通、未導通的分界;導通條件:V>Vth;(與材料有關,Si:0.5V,Ge:0.1V)導通后特征(Si):0.6~0.8V,約0.7V左右(具體由實測或計算機仿真);截止條件:V<Vth;(對內電場克服不夠)截止后特征:電流幾乎為0。3PN結V-I特性(伏安特性)表達式習慣:P(34
其中:PN結的伏安特性IS——反向飽和電流。反向截止的少子電流,越小越好,與溫度變化有關VT——溫度的電壓當量常溫下(T=300K):vD——PN結外加電壓可推知:PN結加正壓,VD≈0.7V,
PN結加反壓,VD為負值,若比大幾倍時,??梢?反向電流是個常數,不隨外加反向電壓的大小而變動。其中:PN結的伏安特性IS——反向飽和電流。反向截止的少35
當PN結的反向電壓增加到一定數值時,反向電流突然快速增加,此現象稱為PN結的反向擊穿。4
PN結的反向擊穿1).PN結的反向擊穿現象當PN結的反向電壓增加到一定數值時,反向電流36強電場將阻擋層內中性原子的價電子直接變為自由電子功率損耗
PN結溫升高本征激發加劇反向電流更大連鎖反應反向電壓增加少子漂移加快動能增加碰撞電離連鎖反應2).擊穿的物理本質(1)雪崩擊穿:碰撞電離(2)齊納擊穿:場致激發(3)熱擊穿:PN結過熱電擊穿齊納擊穿:雪崩擊穿:熱擊穿具有可逆性具有破壞性強電場將阻擋層內中性原子的價電子直接變為自由電子功率損耗37圖1.1.10PN結的伏安特性正向特性:反向特性:u<0時,i
≈-Is擊穿特性:>U(BR)時,i↑小結:圖1.1.10PN結的伏安特性正向特性:反向特性:u<0時385.PN結的電容效應(1)勢壘電容(圖1.1.11PN結的勢壘電容)勢壘電容(Cb):PN結外加電壓變化時,引起耗盡層寬窄變化(空間電荷區電荷量的變化)所等效的電容。5.PN結的電容效應(1)勢壘電容(圖1.1.11PN結39
擴散區內,電荷的積累和釋放過程與電容器充、放電過程相同,這種電容效應稱為擴散電容(Cd)。結電容
Cj=Cd+Cb一般在1PF左右6.PN結等效電路rdCj(2)擴散電容擴散區內,電荷的積累和釋放過程與電容器充、40半導體基礎知識入門學習課件41半導體基礎知識入門學習課件42目錄第一章常用半導體器件第二章基本放大電路第三章多級放大電路第四章集成運算放大電路第五章放大電路的頻率響應第六章放大電路中的反饋第七章信號的運算和處理第八章信號的發生和信號的轉換第九章功率放大電路第十章直流電源管路信號單方向傳輸信號雙向傳輸小信號放大電路大信號微變等效法圖解分析法單級放大電路多級放大電路分立元件電路提供能源的電路信號源目錄第一章常用半導體器件第二章基本放大電路第三430導言0.1電信號0.2電子信息系統0.3電子技術的課程體系0導言0.1電信號440.1
電信號溫度波動曲線
聲音、圖像、亮度、溫度等等物理信息,都可以用信號波形來表示。電子系統處理的是電信號,它由相應的物理量通過傳感器轉換而得到。信號:信息的載體0.1電信號溫度波動曲線聲音、圖像、亮度、45是研究電子器件、電子電路及其應用的電子技術模擬電子技術:數字電子技術:研究模擬信號研究數字信號模擬信號:在時間上和幅值上都是連續變化的信號數字信號:在時間上和幅值上都是離散的信號(模擬信號)(數字信號)
(數值的變化總是發生在一系列離散的瞬間;電子技術:
數值的大小及增減總是某一個最小單位的整數倍。)科學技術。返回是研究電子器件、電子電路及其應用的電子技術模擬電子技術:數字46溫度傳感(輸入)信號放大信號濾波控制執行(輸出)功率放大數模轉換數字邏輯電路模數轉換恒溫裝置模擬小信號電路數字電路非電子物理系統模擬大信號電路電子系統0.2
電子信息系統返回溫度傳感信號放大信號濾波控制執行功率放大數模轉換數字邏輯模數470.3電子技術的課程體系模擬電子技術和數字電子技術是電子信息類各專業的重要的技術基礎課程,對于繼續學習有關專業課程有著重要的影響。理論基礎:電路理論同步課程:數字電子技術后續課程:微機原理等返回0.3電子技術的課程體系模擬電子技術和數字電子技術是電子481常用半導體器件1.1半導體基礎知識1.2半導體二極管1.3晶體三極管1.4場效應管
1.5單結晶體管和晶閘管1.6集成電路中的元件
1常用半導體器件1.1半導體基礎知識49本章要求掌握:二極管、三極管的外特性及主要參數的物理意義理解:PN結、二極管的單向導電性、穩壓管的穩壓作用及三極管的放大作用了解:二極管、三極管的選用原則本章要求掌握:二極管、三極管的外特性及主要參數的物理501.1半導體基礎知識
1.1.1
本征半導體
1.1.2雜質半導體
1.1.3
PN結半導體的導電機制1.1半導體基礎知識1.1.1本征半導體1.1.2511.典型的半導體材料元素 硅(Si)、鍺(Ge)化合物 砷化鎵(GaAs)摻雜元素或化合物 硼(B)、磷(P)半導體1.典型的半導體材料半導體52半導體有溫敏、光敏和摻雜等導電特性。2.導體、絕緣體和半導體的劃分根據物體導電能力,來劃分導體和絕緣體。導體
絕緣體導電能力用電阻率(或電導率)來描述:導體<10-4Ωcm絕緣體>109Ωcm半導體半導體有溫敏、光敏和摻雜等導電特性。2.導體、絕緣體和半導體534.
半導體的共價鍵結構14原子核電子價電子硅的原子結構硅14—1s2,2s2,2p6,3s2,3p2鍺32—1s2,2s2,2p6,3s2,3p6,3d10,4s2,4p24.半導體的共價鍵結構14原子核電子價電子硅的原子結構硅541.本征半導體(導體ρ<10-4Ω·cm,
半導體常見材料硅(Si)鍺(Ge)1.1.1Ge和Si原子的簡化模型
純凈的具有晶體結構的半導體稱為本征半導體。絕緣體ρ>109Ω·cm)10-4Ω·cm<ρ
<
109Ω·cm1.1.1
本征半導體1.本征半導體(導體ρ<10-4Ω·cm,半導體552.本征半導體晶體結構圖1.1.2本征半導體晶體結構示意圖共價鍵結合力強本征半導體導力弱晶體中原子的排列方式2.本征半導體晶體結構圖1.1.2本征半導體晶體結構示意563.本征半導體中的兩種載流子
熱力學零度(T=0K),半導體中沒有自由電子,相當于絕緣體。本征半導體不導電。常溫(T=300K)熱激發(本征激發):共價鍵中的價電子能量自由電子空穴+(+)(-)在電場的作用下空穴運動:價電子填補空穴的運動晶體共價鍵結構平面示意圖圖1.1.3本征半導體中的自由電子和空穴+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴自由電子當溫度升高或受到光的照射時(T>0K),價電子能量增高,有的價電子可以掙脫原子核的束縛,由價帶進入導帶,而參與導電,成為自由電子。自由電子產生的同時,在其原來的共價鍵中就出現了一個空位,原子的電中性被破壞,呈現出正電性,其正電量與電子的負電量相等,人們常稱呈現正電性的這個空位為空穴。3.本征半導體中的兩種載流子熱力學零度(T=0K)57圖1.1.4自由電子進入空穴產生復合運動復合:自由電子和空穴相遇溫度T一定,ni(自由電子濃度)T↑→=pi(空穴濃度)ni↑
=pi↑半導體由于熱激發而不斷產生電子空穴對,那么,電子空穴對是否會越來越多,電子和空穴濃度是否會越來越大呢?+4+4+4+4+4+4+4+4+4溫度越高,載流子的濃度越高。因此本征半導體的導電能力越強,溫度是影響半導體性能的一個重要的外部因素,這是半導體的一大特點。圖1.1.4自由電子進入空穴產生復合運動復合:自由電子和58可見因熱激發而出現的自由電子和空穴是同時成對出現的,稱為電子空穴對。在外電場作用下,空穴可以自由在晶體中運動,從而和自由電子一樣可以參加導電,載流子為自由電子和空穴,載流子越多,導電能力越強,但不如導體。可見因熱激發而出現的自由電子和空穴是同時成對出現的,稱為電子591.1.2雜質半導體
在本征半導體中人為摻入微量的雜質,稱為雜質半導體。摻雜是為了顯著改變半導體中的自由電子濃度或空穴濃度,以明顯提高半導體的導電性能。半導體的摻雜1.1.2雜質半導體 在本征半導體中人為摻60在硅(鍺)單晶中摻入少量三價元素(硼),則三價元素原子在晶格中缺少一個價電子,從而產生一個空穴。空穴原因:摻雜(90%以上)+本征激發(空穴、自由電子)2.三價元素摻雜——P(空穴)型半導體------------------------P型半導體在硅(鍺)單晶中摻入少量三價元素(硼),則三價元素原子在晶格61
這一現象稱為受主電離。
空位很容易俘獲鄰近四價原子的價電子,即在鄰近產生一個空穴,空穴可以參與導電??瘴环@電子后,使雜質原子成為負離子。三價雜質因而也稱為受主雜質。負離子束縛于晶格中,不參與導電。摻雜后P型半導體中的空穴濃度等于摻雜濃度。在P型半導體中空穴是多數載流子,它主要由摻雜形成;自由電子是少數載流子,它仍由熱激發形成。這一現象稱為受主電離??瘴缓苋菀追@鄰近四價原子623.五價元素摻雜——N(電子)型半導體在硅(鍺)單晶中摻入少量五價元素(磷),則五價元素原子在晶格中多余一個價電子。1000個自由電子=摻雜900個+本征激發100個(100個空穴)++++++++++++++++++++++++N型半導體3.五價元素摻雜——N(電子)型半導體在硅(鍺)單晶63
多余價電子容易成為自由電子,可以參與導電。提供自由電子后的五價雜質原子因帶正電荷而成為正離子,因此五價雜質原子稱為施主雜質。正離子束縛于晶格中,不參與導電。摻雜后N型半導體中的自由電子濃度等于摻雜濃度。在N型半導體中自由電子是多數載流子,它主要由摻雜形成;空穴是少數載流子,它仍由熱激發形成。P型半導體和N型半導體摻入微量雜質元素后,導電能力大大提高,但并不用來導電。呈電中性?
這一現象稱為施主電離
在N型半導體中自由電子數等于正離子數和空穴數之和,自由電子帶負電,空穴和正離子帶正電,整塊半導體中正負電荷量相等,保持電中性。多余價電子容易成為自由電子,可以參與導電。這一現64雜質半導體的示意表示法:------------------------P(空穴)型半導體++++++++++++++++++++++++N(電子)型半導體雜質型半導體多子和少子的移動都能形成電流。但由于數量的關系,起導電作用的主要是多子。近似認為多子與雜質濃度相等。雜質半導體的示意表示法:------------------65N型半導體P型半導體自由電子(摻雜形成)→多子←空穴(摻雜形成)空穴(熱激發形成)→←自由電子(熱激發形成)少子呈電中性綜上所述:N型半導體P型半導體自由電子(摻雜形成)→多子←空穴(摻雜形664.載流子的產生與復合產生:價電子獲得額外的能量(激發能),從價帶躍遷到導帶,而產生載流子的過程。產生的形式:本征激發(電子空穴對)、施主電離、受主電離。
復合:自由電子與空穴相遇,重新填入共價鍵中空穴的過程,復合使自由電子和空穴成對地消失。復合與產生是半導體的一對矛盾,在一定溫度下,二者處于一定的動態平衡中。4.載流子的產生與復合67------------------------P型半導體++++++++++++++++++++++++N型半導體
在一塊完整的本征硅(或鍺)片上,用不同的摻雜工藝一邊形成N型半導體,一邊形成P型半導體。在這兩種半導體交界面附近形成的一個特殊性質的薄層,稱為PN結。1.1.3PN結------------------------P型半導體+681.PN結的形成漂移運動:在電場作用下,載流子的運動?!齐娏鲾U散運動:同類載流子由于濃度差引起的運動。→擴散電流1.PN結的形成漂移運動:在電場作用下,載流子的運動。→69內電場少子的漂移運動P型半導體N型半導體
內電場越強,漂移運動越強,而漂移使空間電荷區變薄。
擴散的結果使空間電荷區變寬。----------------++++++++++++++++++++++++--------空間電荷區P(N)區中同類載流子濃度差多子的擴散產生空間電荷區(內電場)促進少子漂移擴散與漂移運動達到態平衡時,PN結形成阻止內電場少子的漂移運動P型半導體N型半導體內電場越70PN結的形成過程對于P型半導體和N型半導體結合面,離子薄層形成的空間電荷區稱為PN結
(0.5μm~0.75mm),也稱耗盡層,阻擋層,勢壘區,內電場區,離子區。PN結的形成過程對于P型半導體和N型半導體結合面,離子薄層形71因濃度差空間電荷區形成內電場
內電場促使少子漂移
內電場阻止多子擴散
多子的擴散和少子的漂移達到動態平衡。平衡PN結中擴散電流和漂移電流大小相等而方向相反,所以無外加電場或其他激發因素時,PN結中沒有電流。多子的擴散運動
由雜質離子形成空間電荷區小結因濃度差空間電荷區形成內電場72考慮外加電壓于PN結上,根據外加電壓的極性有兩種情況PN結加正向偏置電壓(正偏):PN結加正向電壓時的導電情況2
PN結的特點外加電壓使內電場減小以致阻擋層變窄多子形成的擴散電流增加漂移電流減小從電源正極有流入P區的正向電流P區接電源正極考慮外加電壓于PN結上,根據外加電壓的極性有兩種情況PN結加73PN結加反向電壓時的導電情況
由于在一定的溫度條件下,由本征激發決定的少子濃度是一定的,故少子形成的漂移電流是恒定的,基本上與所加反向電壓的大小無關,這個電流也稱為反向飽和電流。N區接電源正極外加電壓使內電場增加以致阻擋層加寬擴散電流進一步減小趨于零少子形成的漂移電流居支配地位從電源正極有流入N區的很小的反向電流2
PN結加反向偏置電壓(反偏):PN結加反向電壓時的導電情況由于在
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