半导体基本器件及其应用电路综述.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,一,一,章,章,半,导,导,体,体,基,基,本,本,器,器,件,件,及,及,应,应,用,用,电,电,路,路,1.1,半,导,导,体,体,材,材,料,料,及,及,导,导,电,电,特,特,性,性,1.2,PN,结,原,原,理,理,1.4,双,极,极,型,型,晶,晶,体,体,管,管,1.3,晶,晶,体,体,二,二,极,极,管,管,及,及,应,应,用,用,返,回,回,1.1,半,导,导,体,体,材,材,料,料,及,及,导,导,电,电,特,特,性,性,1.1.1,本,征,征,半,半,导,导,体,体,1.,1.,2,杂,杂,质,质,半,半,导,导,体,体,1.1.3,漂,移,移,电,电,流,流,与,与,扩,扩,散,散,电,电,流,流,引,言,言,返,回,回,1.1,半,导,导,体,体,材,材,料,料,及,及,导,导,电,电,特,特,性,性,返,回,回,1.1.1,本,征,征,半,半,导,导,体,体,返,回,回,1.1.1,本,征,征,半,半,导,导,体,体,（,intrinsicsemiconductor,）,返,回,回,E,g,（,二,二,）,）,本,本,征,征,激,激,发,发,和,和,两,两,种,种,载,载,流,流,子,子,a:空穴带正电量,b：空穴是半导体中所特有的带单位正电荷的粒子，与电子电量相等，符号相反,c：,空穴在价带内运动，也是一种载流子。

在外电场作用下可在晶体内定向移动,空穴：,自由电子载流子：带单位负电,空穴载流子 ：带单位正电,返,回,回,（,三,三,）,）,本,征,征,载,载,流,流,子,子,（,（,intrinsiccarrier,）,浓,度,度,本征激发,电子,空穴,E,g,1,电子,空穴,随机碰撞,复合,（自由电子释放能量）电子空穴对消失,2,3,本征激发,动态平衡,复合 是电子空穴对的两种矛盾运动形式返,回,回,1.,1.,2,杂,质,质,半,半,导,导,体,体,（,donorandacceptorimpurities,）,）,3.3X10,12,分之一,返,回,回,（,一,一,）,）,N,型,型,半,半,导,导,体,体,（NTypesemiconductor,）,）,室温,T=300k,+,+,+,+,+5,返,回,回,（,二,二,）,）,P,型,半,半,导,导,体,体,（,Ptypesemiconductor,）,-,-,-,-,返,回,回,（,三,三,）,）,杂,质,质,半,半,导,导,体,体,中,中,的,的,载,载,流,流,子,子,浓,浓,度,度,本,征,征,半,半,导,导,体,体,中,中,载,载,流,流,子,子,由,由,本,本,征,征,激,激,发,发,产,产,生,生,：,：,n,i,=p,i,掺杂半,导,导体中,（,（,N or P,）,掺杂越,多,多,多子浓,度,度,少子浓,度,度,杂质半,导,导体载,流,流子由,两,两个过,程,程产生：,杂,杂质,电,电离,多子,本征激,发,发,少子,由半导,体,体理论,可,可以证,明,明，两,种,种载流,子,子的浓,度,度满足,以,以下关,系,系：,1,热平衡,条,条件：温度一,定,定时，,两,两种载,流,流子浓,度,度积之,，,，等于,本,本征浓,度,度的平,方,方。

N型半,导,导体：,若,若以,n,n,表示电,子,子（多,子,子），,p,n,表示空,穴,穴（少,子,子）,则有,n,n,.,p,n,=n,i,2,P型半,导,导体：,p,p,表示空,穴,穴（多,子,子）,，n,p,表示电,子,子浓度,（,（少子,）,）,P,p,.,n,p,=n,i,2,2,电中性,条,条件：整块半,导,导体的,正,正电荷,量,量与负,电,电荷量,恒,恒等N型：,N,o,表示施,主,主杂质,浓,浓度,，,则：,n,n,=N,o,+p,n,P型：,N,A,表示受,主,主杂质,浓,浓度,，,P,p,=N,A,+n,p,由于一,般,般总有,N,o,p,n,N,A,n,p,所以有 N型：,n,n,N,o,且：,p,n,n,i,2,/N,D,P型：,p,p,N,A,n,p,n,i,2,/N,A,多子浓度等于掺杂浓度 少子浓度与本征浓度,n,i,2,有关，,与温度无关,随温度升高而增加，是半导体,元件温度漂移的主要原因,多子浓度,少子浓度,返回,1.1.3,漂移电,流,流与扩,散,散电流,半导体,中,中有两,种,种载流,子,子：电,子,子和空,穴,穴，这,两,两种载,流,流子的,定,定向运,动,动会引,起,起导,电电流,。

引起载,流,流子定,向,向运动,的,的原因,有,有两种,：,：,由于电,场,场而引,起,起的定,向,向运动,漂移运,动,动漂,漂移电,流,流）,由于载,流,流子的,浓,浓度梯,度,度而引,起,起的定,向,向运动,扩散运,动,动（扩,散,散电流,）,）,（一）,漂,漂移电,流,流,（driftcurrent）,在电子,浓,浓度为n,空,穴,穴浓度,为,为p的,半,半导体,两,两端外,加,加电压V，在,电,电场E,的,的作用,下,下，空穴将,沿,沿电场,方,方向运,动,动，电子将,沿,沿与电,场,场相反,方,方向运,动,动：,E,V,返回,(二）,扩,扩散,电,电 流,（,diffusioncurrent）,光照,N型半导体,x,n,(x),p,(x),载流子浓度,热平衡值,热平衡值,x,返回,1.2,PN,结原理,1.2.2,空间电,荷,荷区特,点,点：,1.2.1PN,结的形,成,成及特,点,点,返回,N,P,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,1.2,PN,结原理,E,N,P,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,返回,1.2.1PN,结的形,成,成及特,点,点,一,PN,结的动,态,态平衡,过,过程和,接,接触电,位,位,消弱,内建电场,E,N,P,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,E,N,P,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,热平衡,（,（动态,平,平衡）,返回,1.2.2,空间电荷区,特,特点：,N,P,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,E,电荷密度,E电场强度,电位,qU,内建电位,势垒（电子势能）,qU,P,N,返回,1.3晶体,二,二极管及应,用,用,132,二,二极,管,管的电阻,133,二,二极管,的,的交流小信,号,号等效模型,1,.,3,.,4 二极管,应,应用电路,131,晶体二极管,的,的伏安特性,引言,返回,135,稳,稳压,管,管,136PN结电容,137PN,结,结的温度特,性,性,138,二,二极管,主,主要参数,1.3 晶,体,体二极管及,应,应用,N,P,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,E,1.3.1,晶体二极管,的,的伏安特性,返回,1.正向,偏,偏置，正向,电,电流,R,U,N,P,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,U,i,D,U,U,-U,扩散,i,D,i,D,i,D,i,D,+,+,_,_,返回,N,P,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,2.反,向,向偏置，反,向,向电流,R,U,U,i,R,N,P,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,U,U,+U,i,R,i,R,i,R,i,R,+,+,_,_,返回,Si,（,二）伏安特,性,性,Ge,1.0,i,D,u,D,U,ON,U,ON,返回,Si,（,二）伏安特,性,性,i,R,=-I,s,Ge,Si,Ge,U,(BR),U,(BR),1.0,i,D,u,D,返回,Si,（,二）伏安特,性,性,i,R,=-I,s,Si,Ge,Ge,U,(BR),U,(BR),1.0,i,D,u,D,二极管击穿,后,后端电压几,乎,乎不变，具,有,有稳压特性,。

返回,I,D,Q,U,D,i,D,u,D,u,D,（忽略,R,上的电压）,132,二,二极,管,管的电阻,返回,r,d,C,J,Si,1.0,i,D,u,D,在低频工作,时,时，C,J,可忽略电路仿真,133,二,二极管,的,的交流小信,号,号等效模型,返回,u,i,u,i,1.3.4,二,二极管应,用,用电路,1 整流,电,电路,u,i,0,，二级管导通，,u,o,=u,i,电路仿真,2二极管限,幅,幅电路,右图为双向,的,的限幅电路,如果设：二,极,极管的开启,电,电压,U,ON,=0.7V,则有：|,u,i,|U,ON,，D,1,导通,D,2,截止，,回路中的电,流,流，利用,二,二极管正向,稳,稳,压特性，,u,o,=U,ON,如果，,u,i,-U,ON,，D,1,截止,D,2,导通，,回路中的电,流,流，,u,o,=-U,ON,u,D,i,D,U,ON,电路仿真,+,u,o,-,返回,u,i,1.3.4,二,二极管应用,电,电路,3 二极,管,管钳位电路,钳位电路是,一,一种能改变,信,信号的直流,电,电压成分的,电,电路，下图,是,是一个简单,的,的二级管钳,位,位电路的例,子,子。

u,c,=2.5V,u,o,设输入信号,u,i,为幅度+2.5V的方波信号，,u,i,2.5V,-2.5V,当,u,i,0,时，D截止,，,，,i,D,=0，,回路无法放,电,电，使电容C的电压保,持,持,u,c,=,u,i,=2.5V,，,，,而输出电压,：,：,u,o,=u,i,+u,c,=,u,i,+,2.5V=5V,V,o,5V,电路仿真,返回,I,Z mi n,I,Z m a x,U,Z,I,Z,U,Z,135,稳,稳压,管,管,返回,U,i,U,Z,U,D,I,Z mi n,I,Z m a x,U,Z,I,Z,U,Z,电路仿真,返回,I,Z mi n,I,Z m a x,U,Z,I,Z,U,Z,r,z,I,z,U,Z,U,Z,返回,返回,136PN结电容,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,R,U,U,+,+,_,_,i,R,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,C,C,T,U,D,u,D,r,T,C,T,返回,载流子浓度,。

Q,p,Q,n,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,P,N,U+,U,-,-,-,-,-,-,。