模拟电子技术基础第一章分析报告.ppt

* 模拟电子技术 ——电子教案 课程慨述 《电子技术》课程（含模拟部分和数字部分）是电气信息类各专业的技术基础课程，是一门理论性与应用性都很强的课程。 本课程是研究各种半导体器件的性能、电路及其应用的学科。课程的任务是使学生获得电子技术的基本理论、基本知识和基本分析方法。培养学生分析、解决问题的能力和初步具备电子线路的设计、应用能力。 课程平时成绩占40%（其中课堂作业及小测验占20%、课堂考勤占10%、课堂提问及课堂纪律10% ），期末考试成绩占60%（闭卷考试）。 学习方法与要求 弄清基本概念，理解基本原理，掌握基本分析、设计方法 要求： 1、课堂学习效率：课堂教学是当前主要的教学方式，也是获取知识的最快和最有效的学习途径。要求认真听课，积极思考，主动学习。 2、做习题：通过习题可以巩固和加深对所学理论的理解，并培养分析能力和运算能力。 3、实验和实验技能的培养：通过实验验证和巩固所学理论，训练实验技能并培养严谨的科学作风。 4、通过各个环节，培养分析问题、解决问题能力和创新精神。 1.1 半导体器件基础 根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。 典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。 半导体的共价键结构 硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构 1.1.1 本征半导体 本征半导体——化学成分纯净的半导体。它在物理结构上呈单晶体形态。 空穴——共价键中的空位。 电子空穴对——由热激发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依次充填空穴来实现的。 由于随机热振动致使共价键被打破而产生空穴－电子对 1.1.2 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发生显著变化。掺入的杂质主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有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。 在N型半导体中自由电子是多数载流子，它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子, 由热激发形成。 提供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。 2. P型半导体 因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共价键中留下一个空穴。 在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂形成；自由电子是少数载流子， 由热激发形成。 空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质 因而也称为受主杂质。 本征半导体、杂质半导体 本节中的有关概念 自由电子、空穴 N型半导体、P型半导体 多数载流子、少数载流子 施主杂质、受主杂质 end 1.1.3 PN结 漂移运动： 在电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动。 扩散运动： 由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散运动。 将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上，在它们的交界面就形成PN结。 1、PN结的形成 1、PN结的形成 在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体。此时将在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程: 因浓度差 ? 空间电荷区形成内电场 ? 内电场促使少子漂移 ? 内电场阻止多子扩散 最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。 多子的扩散运动? 由杂质离子形成空间电荷区 ? 对于P型半导体和N型半导体结合面，离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。 在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。