模擬電子技術(shù)第一章(已修改)
2025-05-11 12:07 本頁(yè)面
【正文】 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版） 清華大學(xué)電子學(xué)教研組 編 童詩(shī)白 華成英 主編 第一章 常用半導(dǎo)體器件 純凈的具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為 本征半導(dǎo)體。 一、半導(dǎo)體 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間。 二、本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu) 晶體中的原子在空間形成排列整齊的點(diǎn)陣，稱為 晶 格。 共價(jià)鍵如圖 ? 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖圖 本征 三、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子 在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位置，稱為 空穴。 運(yùn)載電荷的粒子稱為載流子。 本征半導(dǎo)體有兩種載流子，即自由電子和空穴均參與導(dǎo)電，這是半導(dǎo)體的特殊性質(zhì)。 自由電子和空穴數(shù)目相等，如圖 ? 圖 本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴 四、本征半導(dǎo)體中的載流子的濃度 半導(dǎo)體在熱激發(fā)下產(chǎn)生自由電子和空穴對(duì)的現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。 自由電子在運(yùn)動(dòng)的過程中如果與空穴相遇就會(huì)填補(bǔ)空穴，使兩者同時(shí)消失，這種現(xiàn)象稱為復(fù)合。 在一定的溫度下，本征激發(fā)所產(chǎn)生的自由電子與空穴對(duì)，在一定溫度下，本征半導(dǎo)體中載流子的濃度是一定的，并且自由電子與空穴的濃度相等。 通過擴(kuò)散工藝，在本征半導(dǎo)體中摻入少量合適的雜質(zhì)元素，便可得到雜質(zhì)半導(dǎo)體。 一、 N型半導(dǎo)體 在純凈的硅晶體中慘入五價(jià)元素，使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了 N型半導(dǎo)體。 自由電子的濃度大于空穴的濃度，故稱自由電子為多數(shù)載流子，空穴為少數(shù)載流子。 由于雜質(zhì)原子可以提供電子，故稱之為施主原子。 N型半導(dǎo)體如圖 ? 圖 N型半導(dǎo)體 二、 P型半導(dǎo)體 在純凈的硅體中摻入三價(jià)元素，使之取代晶格中硅原子的位置，就形成 P型半導(dǎo)體。 因雜質(zhì)原子中的空位吸收電子，故稱之為受主原子。 P型半導(dǎo)體入圖 示。 ? 圖 P型半導(dǎo)體 PN結(jié) ? 采用不同的摻雜工藝，將 P型半導(dǎo)體與 N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上，在他們的交界面就形成PN結(jié)。 PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴? ? 一、 PN結(jié)的形成 物質(zhì)總是從濃度高的地方向濃度底的地方運(yùn)動(dòng)，這種由于濃度差而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。 P區(qū)出現(xiàn)負(fù)離子， N區(qū)出現(xiàn)正離子，他們是不能移動(dòng)的，稱為空間電荷區(qū)。 在電場(chǎng)力作用下，載流子的運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。 負(fù)離子區(qū)與正離子區(qū)的寬度也相等，稱為對(duì)稱結(jié)。 ? 圖 PN結(jié)的形成 二、 PN結(jié)的單向?qū)щ娦? ? 處于導(dǎo)通狀態(tài)（見右上圖）； ? 處于截止?fàn)顟B(tài)（見右下圖）； ? 右（圖 PN結(jié)加正向電壓時(shí)導(dǎo)通）。 圖 因?yàn)樯僮拥臄?shù)目極少，即使所有的少子都參與漂移運(yùn)動(dòng)，反向電流非常小，所以在近似分析中常將它忽略不計(jì)，認(rèn)為 PN結(jié)外加反向電壓時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)。 三、 PN結(jié)的電流方向 ? 濃度與內(nèi)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系 ? 從右圖中可以看出，在 P區(qū)與 N區(qū)的界面，雜質(zhì)的濃度產(chǎn)生突變，故稱這種 PN結(jié)為突變結(jié)。 ? 圖 PN結(jié)平衡時(shí)載流子的分布 1：耗盡層內(nèi)載流子的產(chǎn)生與復(fù)合均可忽略不計(jì)。 2：注入的少子數(shù)目遠(yuǎn)小于平衡多子數(shù)目，即擴(kuò)散到 N區(qū)空穴數(shù)目遠(yuǎn)小于 N區(qū)平衡時(shí)自由電子的數(shù)目；同樣，擴(kuò)散到 P區(qū)自由電子數(shù)目遠(yuǎn)小于 P區(qū)平衡時(shí)空穴的數(shù)目。 3：忽略擴(kuò)散層表面的影響。 ? 圖 PN結(jié)的伏安特性 PN結(jié)電流與電壓的關(guān)系 ? 當(dāng) PN結(jié)外加正向電壓時(shí)，載流子的分布如圖 。 ? 圖 外加正 向電壓時(shí) PN結(jié)載流子的分布 四、 PN結(jié)的伏安特性 ? PN結(jié)的伏安特性如圖。 ? 其中 U大于 0的部分稱為正向特性， U小于 0的部分稱為反向特性。 ? 當(dāng)反向電壓超過一定 數(shù)值后，反向電流急劇增加，稱之為反向擊穿。 ? 圖 PN結(jié)的伏安特性 五、 PN結(jié)的電容效應(yīng) ?
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