杏彩体育平台app·常用半导体器材doc

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　　1 《模仿电子技术根底》(教案与讲稿) 任课教师: 谭华院系: 桂林电子科技大学信息科技学院电子工程系授课班级: 2008 电子信息专业本科 1、2班授课时刻: 2009 年9月 21日------2009 年 12月 23日每周学时: 4 学时授课教材: 《模仿电子技术根底》(第 4 版) 清华大学电子学教研组童诗白华成英主编高教出版社 2009 2 第一章常用半导体器材本章内容简介半导体二极管是由一个 PN 结构成的半导体器材,在电子电路有广泛的使用。本章在扼要地介绍半导体的根本知识后,首要评论了半导体器材的中心环节—— PN 结。在此根底上,还将介绍半导体二极管的结构、作业原理,特性曲线、首要参数以及二极管根本电路及其剖析办法与使用。最终对齐纳二极管、变容二极管和光电子器材的特性与使用也给予扼要的介绍。(一) 首要内容:?半导体的根本知识? PN 结的构成及特色,半导体二极管的结构、特性、参数、模型及使用电路(二) 根本要求:?了解半导体资料的根本结构及 PN 结的构成?把握 PN 结的单向导电作业原理?了解二极管(包含稳压管)的 V-I 特性及首要功能指标(三) 教育关键: ?从半导体资料的根本结构及 PN 结的构成下手,要点介绍 PN 结的单向导电作业原理、?二极管的 V-I 特性及首要功能指标 1.1 半导体的根本知识 1.1.1 半导体资料依据物体导电才能(电阻率)的不同,来区分导体、绝缘体和半导体。导电功能介于导体与绝缘体之间资料,咱们称之为半导体。在电子器材中,常用的半导体资料有:元素半导体,如硅( Si)、锗( Ge )等;化合物半导体,如***化镓( GaAs ) 等;以及掺杂或制成其它化合物半导体资料,如硼( B)、磷( P)、锢( In)和锑( Sb )等。其间硅是最常用的一种半导体资料。半导体有以下特色: 1.半导体的导电才能介于导体与绝缘体之间 2.半导体受外界光和热的影响时,其导电才能将会有明显改变。 3.在纯洁半导体中,参加微量的杂质,其导电才能会急剧增强。 3 1.1.2 半导体的共价键结构在电子器材中,用得最多的半导体资料是硅和锗,它们的简化原子模型如下所示。硅和锗都是四价元素,在其最外层原子轨道上具有四个电子,称为价电子。因为原子呈中性,故在图中原子核用带圆圈的+4 符号表明。半导体与金属和许多绝缘体相同,均具有晶体结构,它们的原子构成有摆放,附近原子之间由共价键联合,其晶体结构示意图如下所示。图中表明的是晶体的二维结构,实际上半导体晶体结构是三维的。硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构 1.1.3 本征半导体本征半导体——化学成分纯洁的半导体。它在物理结构上呈单晶体形状。空穴——共价键中的空位。电子空穴对——由热激起而产生的自由电子和空穴对。空穴的移动——空穴的运动是靠相邻共价键中的价电子顺次充填空穴来完成的。本征激起在室温下,本征半导体共价键中的价电子取得满足的能量,挣脱共价键的捆绑进入导带,成为自由电子,在晶体中产生电子-空穴对的现象称为本征激起. 4 因为共价键呈现了空穴,在外加电场或其他的效果下,附近价电子就可添补到这个空位上,而在这个电子本来的方位上又留下新的空位,今后其他电子双可转移到这个新的空位。这样就使共价键中呈现必定的电荷搬迁。空穴的移动方向和电子移动的方向是相反的。本征半导体中的自由电子和空穴数总是持平的。 1.1.4 杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质,可使半导体的导电性产生明显改变。掺入的杂质首要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。 N 型半导体——掺入五价杂质元素(如磷)的半导体。 P 型半导体——掺入三价杂质元素(如硼)的半导体。 1.N型半导体因五价杂质原子中只要四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子构成共价键,而剩余的一个价电子因无共价键捆绑而很简单构成自由电子。在 N型半导体中自由电子是大都载流子,它首要由杂质原子供给;空穴是少量载流子,由热激起构成。供给自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子,因此五价杂质原子也称为施主杂质。 1.P型半导体因三价杂质原子在与硅原子构成共价键时,短少一个价电子而在共价键中留下一个空穴。在 P型半导体中空穴是大都载流子,它首要由掺杂构成;自由电子是少量载流子, 由热激起构成。空穴很简单抓获电子,使杂质原子成为负离子。三价杂质因此也称为受主杂质。 3.杂质对半导体导电性的影响掺入杂质对本征半导体的导电性有很大的影响,一些典型的数据如下: T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: n=p=1.4 10 10 /cm 3 掺杂后 N型半导体中的自由电子浓度: n=510 16 /cm 3 本征硅的原子浓度: 4.96 10 22 /cm 3 以上三个浓度根本上顺次相差 10 6