半导体器件讲诉.ppt

二． 三极管的内部工作原理 （ NPN 管） 三极管在工作时要 加上适当的直流偏 置电压。 若在放大工作状态： 发射结正偏： + U CE － ＋ U BE － ＋ U CB － 集电结反偏： 由 V BB 保证 由 V CC 、 V BB 保证 U CB =U CE - U BE 0 N N P BB V CC V R b R C e b c 共发射极接法 c 区 b 区 e 区 （ 1 ）因为发射结正偏，所以发 射区向基区注入电子 ，形成了扩 散电流 I EN 。同时从基区向发射区 也有空穴的扩散运动，形成的电流 为 I EP 。 但其数量小，可忽略。 所 以发射极电流 I E ≈ I EN 。 （ 2 ）发射区的电子注入 基区后，变成了少数载流 子。少部分遇到的空穴复 合掉，形成 I BN 。所以基极 电流 I B ≈ I BN 。大部分到达 了集电区的边缘。 1 ．三极管内部的载流子传输过程 N N P BB V CC V R b R C e b c I EN EP I I E B I 第二章 半导体器件 2.1 半导体的基本知识 2.2 半导体二极管 2.3 半导体三极管 2.1 半导体的基本知识 在物理学中。根据材料的导电能力，可以将他们划分导 体、绝缘体和半导体。 典型的半导体是 硅 Si 和 锗 Ge ， 它们都是 4 价元素 。 si 硅原子 Ge 锗原子 Ge +4 +4 硅和锗最外层轨道上的 四个电子称为 价电子 。 本征半导体的共价键结构 束缚电子 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 在绝对温度 T=0K 时， 所有的价电子都被共价键 紧紧束缚在共价键中，不 会成为 自由电子 ， 因此本 征半导体的导电能力很弱 ，接近绝缘体。 一 . 本征半导体 本征半导体 —— 化学成分纯净的半导体晶体。 制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到 99.9999999% ，常 称为“九个 9 ” 。 这一现象称为 本征激发 ， 也称 热激发 。 当温度升高或受到 光 的 照 射 时 ， 束 缚 电 子 能 量 增 高 ， 有 的 电 子 可 以 挣 脱 原 子 核 的 束 缚 ， 而 参 与 导 电 ， 成 为 自 由 电子 。 自由电子 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 空穴 自由电子产生的 同时，在其原来的共 价键中就出现了一个 空位，称为 空穴 。 可见本征激发同时产生 电子空穴对。 外加能量越高（ 温度 越高），产生的电子空 穴对越多。 与本征激发相反的 现象 —— 复合 在一定温度下，本征激 发和复合同时进行，达 到动态平衡。电子空穴 对的浓度一定。 常温 300K 时： 电子空穴对的浓度 硅： 3 10 cm 10 4 . 1 ? 锗： 3 13 cm 10 5 . 2 ? 自由电子 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 空穴 电子空穴对 二 . 杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的 半导体称为 杂质半导体 。 1. N 型半导体 在本征半导体中掺入五价杂质元素，例 如磷，砷等，称为 N 型半导体 。 在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。 空穴 硼原子 硅原子 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +3 +4 +4 多数载流子 —— 空穴 少数载流子 —— 自由电子 2. P 型半导体 N 型半导体 多余电子 磷原子 硅原子 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +5 多数载流子 —— 自由电子 少数载流子 —— 空穴 内电场 E ? 因多子浓度差 ? 形成内电场 ? 多子的扩散 ? 空间电荷区 ? 阻止多子扩散，促使少子漂移。 PN 结合 － － － － － － － + + + + － + + + － + P型半导体 － － + + N型半导体 + － + 空间电荷区 多子扩散电流 少子漂移电流 耗尽