半导体器件研讨.ppt

* 8.1 半导体的基础知识 8.2 半导体二极管 8.3 直流稳压电源 第八章 直流稳压电源 第8章 目录 8.1 半导体的基础知识 第8章 8? 1 自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。 有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。 另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。 半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。比如：热敏性、光敏性、掺杂性。 当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。 （一） 本征半导体 在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。 完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为本征半导体。 本征半导体的共价键结构 硅原子 价电子 +4 +4 +4 +4 空穴 自由电子 第8章 8? 1 本征半导体的导电机理 空穴的移动 半导体中的电流:自由电子电流和空穴电流。 第8章 8? 1 +4 +4 +4 （二）杂质半导体 1. N 型半导体 在硅或锗的晶体中 掺入少量的五价元 素,如磷。 磷原子 +4 正离子 自由电子 靠自由电子导电的半导体 称N型半导体。 自由电子的总数大于空穴， 自由电子为多数载流子， 简称多子，空穴为少数载流 子，称为少子。 +5 第8章 8? 1 +4 +4 +4 （二）杂质半导体 2. P 型半导体 在硅或锗的晶体中 掺入少量的三价元 素,如硼。 硼原子 +4 负离子 空穴 靠空穴导电的半导体 称P型半导体。 空穴的总数大于自由电子， 空穴为多数载流子，自由 电子为少子。 +3 第8章 8? 1 杂质半导体的示意表示法 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － P型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N型半导体 第8章 8? 1 P 型 N 型 （三） PN 结 PN结 内电场方向 1. PN 结的形成 多数载流子 少数载流子 内电场阻碍多数载流子的扩散运动， 加强少数载流子的漂移运动。 第8章 8? 1 在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN结。 第8章 8? 1 PN结的形成 内电场方向 外电场方向 R I 2 . PN 结的特性 外加正向电压 P 型 N 型 PN结 PN结变薄，扩散运动增强，形成较大的正向电流 I。 PN结所处的状态称为 正向导通，其特点： PN结正向电流大，PN 结电阻小。 E 第8章 8? 1 内电场方向 外电场方向 R I? 0 2 . PN 结的特性 外加反向电压 P 型 N 型 PN结 PN结变厚，漂移运动增强，扩散运动难以进行，反 向电流很小 I。 PN结所处的状态称为 反向截止，其特点： PN结反向电流小，PN 结电阻大。 E 第8章 8? 1 1.点接触型二极管 (一)基本结构 PN结面积、结电容小，可通过 小电流。用于高频电路及小电 流整流电路。 8.2 半导体二极管 半导体二极管是在一个PN结两侧加上电极引线而做成的 + + + ? ? ? P N 阳极 阴极 二极管的符号 2.面接触型二极管 PN结面积、结电容大， 可通过大电流。用于 低频电路及大电流整 流电路。 第8章 8? 2 点接触型 二极管按 结构的分类 面接触型 锗 管 二极管按 材料分类 硅 管 二极管按 用途分类 普通 管 开关 管 整流 管 正向压降0.2--0.3 正向压降0.6--0.7 8.2 半导体二极管 第8章 8? 2 半导体二极管图片 第8章 8? 2 600 400 200 -0.1 -0.2 0 0.4 0.8 -50 -100 I / mA U / V 正向特性 反向击 穿特性 硅管的伏安特性 （二）二极管的伏安特性 I / mA U / V 0.4 0.8 -40 -80 2 4 6 0.1 0.2 锗管的伏安特性 正向特性 反向特性 反向特性 死区电压 死区电压 硅管 锗管 0.5 0.2 正向电压 0.6--0.7 0.2--0.3 反向电流 小 几微安 大 几百微安 受温度影响 小 大 第8章 8? 2 600 400 200 -0.1 -0.2 0