数字电子技术复习市公开课一等奖省赛课微课金奖PPT课件.pptx

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半导体材料。
三种管子－二极管、三极管、场效应管。
模电第一章 半导体器件基础
半导体基础知识
本征半导体
本征半导体：纯净半导体，不掺杂。区分于杂质半导体。
半导体：导电能力介于导体（例铜、铁）和绝缘体（例橡胶、玻璃）之间物质（例硅、锗）。
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电子导电：在电场作用下，自由电子逆电场方向而动，形成电子电流。
空穴导电：在电场作用下，价电子逆电场方向而动，相当于空穴顺电场方向而动，形成空穴电流。
空穴等效为一个带正电荷载流子（能够移动从而形成电流粒子）。
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■ 杂质半导体
掺杂特征：在纯净半导体中掺入微量某种其它元素，会使半导体导电性能大大提升。这种掺入杂质半导体就叫作杂质半导体。区分于本征半导体。
一、N型半导体
加入五价元素磷
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自由电子数>空穴数 故称N型半导体。（多子） （少子） (Negative，负)
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二、P型半导体
加入三价元素硼
+3
空穴数>自由电子数 故称P型半导体。 （多子） （少子） (Positive，正)
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三、杂质半导体导电性能
掺杂后，载流子浓度发生改变，与纯净半导体相比，多子数↑，少子数↓。以N型半导体为例：加入杂质原子→电子↑→空穴与电子复合机会↑→空穴数↓。
浓度总和增加、浓度乘积不变。满足：np=nipi=ni2=pi2=常数
例：以十亿分之一（10-9）百分比在硅原子中加入磷原子。
结论：杂质半导体导电能力↑↑。
注意：少子是本征激发产生，热敏性强。
多子是掺杂产生，受温度影响不大。
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■ PN结
一、PN结形成
在硅半导体一边形成P型半导体，另一边形成N型半导体。
在P区中存在大量负离子（硼）和空穴（多子），少许电子（少子）
在N区中存在大量正离子（磷）和电子（多子），少许空穴（少子）
因为浓度差，多子向对方
扩散，并与对方少子复合。
交界处形成空间电荷区，称为PN结。也称耗尽层。
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P
N
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所以在PN结中存在多子扩散和少子漂移两种运动。方向相反。
多子扩散→PN结变宽，少子漂移→PN结变窄。
开始浓度差大，内电场还未形成，扩散强，伴随内电场增强，漂移越来越强，当二者到达平衡时，PN结宽度即确定下来。
空间电荷区形成电场称为
内电场，方向N区→P区，
电位差用Uho表示。
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Uho
P
N
PN结
内电场使少子向对方运动，
称为漂移（区分于扩散）。
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二、PN结单向导电性
1．加正向电压（P正N负）VF时，导通
外电场与内电场方向相反，外电场减弱了内电场，PN结变窄，打破平衡，多子扩散增强，少子漂移减弱，（平衡时扩散电流和漂移电流大小相等，现在扩散>漂移）形成正向电流IF 。
IF较大，因多子浓度高。且VF↑→IF↑。
PN结导通。
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（P负N正）VR时，截止
IR较小，因少子浓度低。且呈饱和性，VR↑到一定程度时，全部少子都参加运动，VR再↑，IR也不再增加，此时IR＝IS＝常数。
PN结截止。
外电场与内电场方向一致，外电场增强了内电场，PN结变宽，打破平衡，多子扩散减小，少子漂移增强，形成反向电流IR。
IR
R
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三、PN结电流方程
式中，UT＝kT/q，称为电压温度当量，与温度成正比，
T=300K时，UT＝26mV。
IS为反向饱和电流。
正向特征：u>0，u↑→i↑，u>>UT时， 按指数规律
快速增加。
反向特征：u<0， u >>UT 时，i≈-IS，恒定不变。
+
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P
N
i
u
四、PN结伏安特征
u↑>U（BR）时，i 急剧增加－反向击穿。
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