第一讲半导体基本知识 模拟电子技术 知识基础.pptxVIP

模拟电子技术基础 第一讲 绪论 主讲：柳 娟 本课程是入门性质的技术基础课 一、电子技术的发展 1947年 贝尔实验室制成第一只晶体管 1958年 集成电路 1969年 大规模集成电路 1975年 超大规模集成电路 第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成电路上有40亿个晶体管。科学家预测集成度按10倍/6年的速度还将继续到2015或2020年，将达到饱和。 二、模拟信号与模拟电路 1.电子电路中信号的分类 数字量：离散性 模拟量：连续性，大多数物理量，如温度、压力、流量、液面……均为模拟量。 2.模拟电路 模拟电路：对模拟量进行处理的电路，最基本的处理是放大。 放大：能量的控制。输入为小信号，有源元件控制电源使负载获得大信号，并保持线性关系。 有源元件：能够控制能量的元件。 三、“模拟电子技术基础”课程的特点 工程性 实际工程需要证明其可行性。强调定性分析。 实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存在一定误差范围的。定量分析为“估算”。 近似分析要合理。抓主要矛盾和矛盾的主要方面。 电子电路归根结底是电路。不同条件下构造不同模型。 实践性 常用电子仪器的使用方法 电子电路的测试方法 故障的诊断与排除方法 EDA软件的应用方法 四、如何学习这门课程 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法 基本概念：概念是不变的，应用是灵活的。 基本电路：构成原则是不变的，具体电路是多种多样的。 基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标和描述方法，因而有不同的分析方法。 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题 根据需求，用适用的电路才是最好的电路。 研究利弊，通常“有一利必有一弊”。 注意电路中常用定理在电子电路中的应用 第一章 半导体器件 第一章 半导体器件 §1.1 半导体基础知识 一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应 一、本征半导体 1.什么是半导体？什么是本征半导体？ 导电性介于导体与绝缘体之间的物质为半导体。 导体-----铁、铝、铜等金属低价元素，其最外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。 绝缘体----惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导电。 半导体----硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。 11 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。例如： 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。 12 2 本征半导体的结构 通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。 现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。 13 本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。 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。 14 硅和锗的共价键结构 共价键共 用电子对 +4表示除去价电子后的原子 15 共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。 形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。 共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。 16 3.本征半导体中的两种载流子 在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时,价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电能力为 0，相当于绝缘体。 在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。 载流子、自由电子和空穴 17 自由电子 空穴 束缚电子 18 本征半导体的导电机理 在其它力的作用下，空穴吸引附近的价电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子。 本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。 19 温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。 本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。 本征半导体中电流由两部分组成： 1. 自由电子移动产生的电流。 2. 空穴移动产生的电流。 20 二、 杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量的