項(xiàng)目一半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)-展示頁(yè)
2025-05-22 03:50本頁(yè)面
【正文】 雜質(zhì)半導(dǎo)體 一、 N 型半導(dǎo)體 在純凈的硅或鍺晶體中摻入少量的 5價(jià)元素（如磷）。 2. 半導(dǎo)體中有電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電。 半導(dǎo)體中存在兩種載流子：自由電子和空穴。 載流子 — 自由運(yùn)動(dòng)的帶電粒子。如 硅、鍺單晶體。 半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)化模型 元素半導(dǎo)體硅和鍺共同的特點(diǎn)：原子最外層的電子（價(jià) 電子）數(shù)均為 4。 載流子 — 共價(jià)鍵 — 相鄰原子共有價(jià)電子所形成的束縛。如 硅、鍺單晶體。半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí) 1. 本征半導(dǎo)體 2. 雜質(zhì)半導(dǎo)體 3. PN 結(jié) 本征半導(dǎo)體 — 本征半導(dǎo)體 半導(dǎo)體 — 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。 純凈的不含任何雜質(zhì)的半導(dǎo)體。 自由運(yùn)動(dòng)的帶電粒子。 半導(dǎo)體中有自由電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電。 圖 硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)化模型 空穴 自由 電子 圖 硅單晶共價(jià)鍵結(jié)構(gòu) 圖 本征激發(fā)產(chǎn)生 電子－空穴對(duì) 本征半導(dǎo)體 — 純凈的不含任何雜質(zhì)的半導(dǎo)體。 共價(jià)鍵 — 相鄰原子共有價(jià)電子所形成的束縛。 電子空穴對(duì) 本征激發(fā) 產(chǎn)生自由電子 和 空穴對(duì) 復(fù)合 使自由電子空穴對(duì)消失 圖 本征激發(fā)和復(fù)合的過(guò)程 半導(dǎo)體中有自由電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電。 一定溫度下 ,激發(fā)和復(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡 ,載流子的濃度一定 結(jié)論 ： 1. 本征半導(dǎo)體中電子空穴成對(duì)出現(xiàn)，且數(shù)量少。 3. 本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力弱，并與溫度有關(guān) 。 +5 +4 +4 +4 +4 +4 磷原子 自由電子 N型半導(dǎo)體的特點(diǎn)： ① 兩種載流子中自由電子是多子，空穴是少子； ② 主要靠自由電子導(dǎo)電。 +3 +4 +4 +4 +4 +4 空穴 硼原子 P型半導(dǎo)體的特點(diǎn)： ① 空穴是多子，自由電子是少子； ② 主要靠空穴導(dǎo)電。 空間電荷區(qū)中沒(méi)有載流子。 二、 PN 結(jié)的單向?qū)щ娦? 1. PN結(jié)外加正向電壓時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài) － － － － + + + + R E P N 內(nèi)電場(chǎng) 外電場(chǎng) 內(nèi)電場(chǎng)被削弱，多子的擴(kuò)散加強(qiáng)，形成較大的擴(kuò)散電流。 + 變薄 PN 結(jié) 加上正向電壓 、 正向偏置 的意思是 ： P 區(qū) 加正、 N 區(qū)加負(fù)電壓。少子漂移加強(qiáng)，但少子數(shù)量有限，只能形成較小的反向電流， PN結(jié)呈現(xiàn)高阻性。 變厚 PN結(jié)加 正向電壓 時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較 大的正向擴(kuò)散電流； PN結(jié)加 反向電壓 時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很 小的反向漂移電流。 三、 PN 結(jié)的伏安特性 反向飽和電流 加正向電壓時(shí) 加反向電壓時(shí) 反向擊穿 O V /V I /mA 正向特性 )1(eTS ??VVIITS eVVII ?SII ??電擊穿 熱擊穿 反向擊穿 原因 ： 齊納擊穿 ： (Zener) 雪崩擊穿： — PN 結(jié)未損壞，斷電即恢復(fù)。 反向擊穿類型： 反向電場(chǎng)太強(qiáng)，將電子強(qiáng)行拉出共價(jià)鍵。 PN結(jié)的反向擊穿 當(dāng) PN結(jié)的反向電壓增加到一定數(shù)值時(shí)，反向電流突然快速增加，此現(xiàn)象稱為 PN結(jié)的 反向擊穿。 (a)點(diǎn)接觸型 二極管的結(jié)構(gòu)示意圖 (c)平面型 (3) 平面型二極管 — 往往用于集成電路制造工 藝中。 (2) 面接觸型二極管 — PN結(jié)面積大，用 于工頻大電流整流電路。 死區(qū)電壓 硅管 ,鍺管 正向特性 反向擊穿 半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線 正向特性 （ 1） 0＜ V＜ Vth Vth——死區(qū)電壓 開(kāi)啟電壓 （ 2） V＞ Vth 反向特性 （ 1） VBR＜ V＜ 0 （ 2） V≥VBR VBR——反向擊穿電壓 二極管的伏安特性曲線 IS － 反向飽和電流， V－ 為二極管兩端的電壓降， VT =kT/q 稱為溫度的電壓當(dāng)量， k為玻耳茲曼常數(shù)， q 為電子電荷量， T 為熱力學(xué)溫度。 )1(e TS ?? VVII半導(dǎo)體二極管的參數(shù) (1) 最大整流電流 IF—— 二極管長(zhǎng)期連續(xù)工 作時(shí)，允許通過(guò)二 極管的最大整流 電流的平均值。 為安全計(jì)，在實(shí)際 工作時(shí)，最大反向工作電壓 VRM一般只按反向擊穿電壓 VBR的一半計(jì)算。硅二極管的反向電流一般在納安 (nA)級(jí)；鍺二極管在微安 (?A)級(jí)。小電流硅二極管的正向壓降在中等電流水平下，約 ～ ；鍺二極管約 ～ 。顯然， rd與工作電流的大小有關(guān)，即 rd =?VF /?IF 二極管的主要參數(shù) 1. IF — 最大整流電流 (最大正向平均電流 ) 2. URM — 最高反向工作電壓 ， 為 U(BR) / 2 3. IR — 反向電流 (越小 ,單向?qū)щ娦栽胶?) 4. fM — 最高工作頻率 (超過(guò)時(shí) ,單向?qū)щ娦宰儾?) 影響工作頻率的原因 — PN 結(jié)的電容效應(yīng) 以上均是二極管的直流參數(shù)，二極管的應(yīng)用是主要利用它的單向?qū)щ娦?，主要?yīng)用于整流、限幅、保護(hù)等等。 高頻 時(shí)，因容抗增大，使 結(jié)電容分流 ， 導(dǎo)致 單向?qū)щ娦宰儾睢? 二極管： 死區(qū)電壓 =0 .5V，正向壓降 ?(硅二極管 ) 理想二極管： 死區(qū)電壓 =0 ，正向壓降 =0 特殊二極管 一 . 穩(wěn)壓二極管 符號(hào) 工作條件： 反向擊穿 穩(wěn)壓二極管在工作時(shí)應(yīng)反接，并串入一只電阻。 穩(wěn)壓電路 當(dāng)負(fù)載 RL不變而輸入電壓增加時(shí)， (ZI O D ZZ O R OV V V II I I V V? ? ? ?
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