《半导体物理器件V》课件.pptVIP

*********1.3半导体物理器件应用领域电子设备计算机、手机、平板电脑等电子设备的核心部件，驱动着现代信息技术的快速发展。能源领域太阳能电池板将光能转换为电能，促进可再生能源的利用，降低环境污染。汽车工业传感器、控制系统等半导体器件应用于汽车的各个领域，提升汽车的安全性和智能化水平。医疗领域医疗仪器、诊断设备等广泛使用半导体器件，提升医疗诊断效率，提高疾病治疗效果。半导体PN结PN结是半导体器件的核心结构之一。PN结由P型半导体和N型半导体通过特定工艺结合而成。2.1PN结的形成1N型半导体N型半导体由掺入少量五价元素（如磷或砷）的硅或锗制成。2P型半导体P型半导体由掺入少量三价元素（如硼或铝）的硅或锗制成。3PN结形成将N型半导体和P型半导体紧密接触，形成PN结。2.2PN结的能带结构PN结形成后，由于掺杂类型不同，n型半导体和p型半导体的费米能级不同，形成一个能带弯曲。费米能级在n区比p区高，导致电子从n区迁移到p区，空穴从p区迁移到n区，形成空间电荷区。在空间电荷区，形成一个内建电场，阻止进一步的载流子扩散，最终达到平衡状态。2.3PN结的电流-电压特性PN结的电流-电压特性曲线描述了PN结中电流与电压之间的关系。它展现了PN结在不同偏置电压下的电流变化规律。0正向偏置当PN结处于正向偏置时，电流随电压的增加而迅速增大，呈现指数关系。1反向偏置在反向偏置下，电流几乎为零，只有微弱的漏电流。2击穿电压当反向电压超过击穿电压时，电流急剧上升，导致PN结损坏。2.4PN结的工作原理1空穴空穴从P区向N区扩散2电子电子从N区向P区扩散3内建电场形成由N区指向P区的电场4扩散电流由载流子扩散产生的电流PN结的工作原理基于半导体材料中载流子的扩散和漂移运动。当P型半导体和N型半导体接触形成PN结时，两种半导体中的载流子会在各自的区域内向对方扩散。由于空穴和电子带有相反的电荷，它们的扩散会导致在PN结区域形成一个内建电场。这个电场会阻碍载流子的进一步扩散，从而形成一个平衡状态。半导体二极管二极管是半导体器件中最基本的一种，它由PN结构成。二极管具有单向导电性，在正向电压下导通，反向电压下截止。3.1二极管的结构和原理二极管是半导体中最基本的器件之一，由PN结组成。二极管具有单向导电性，可以控制电流的方向。二极管的结构简单，原理易懂，应用广泛，是电子电路中不可或缺的元件。3.2二极管的正向和反向特性11.正向特性当二极管正向偏置时，电流会随着电压的增加而迅速增加，呈指数型增长。22.反向特性当二极管反向偏置时，电流很小，几乎为零，但会随着电压的增加而缓慢增加。33.击穿特性当反向电压达到某个临界值时，反向电流会突然急剧增加，即发生反向击穿现象。44.阈值电压二极管在正向偏置时，电流开始明显增大的电压称为阈值电压。3.3二极管的应用整流将交流电转换为直流电，广泛应用于电源供应器、充电器等。电压钳位限制电路中电压的峰值，保护电子元件。开关控制电流的通断，实现信号切换、逻辑控制等。发光二极管将电能转换为光能，用于照明、显示等。半导体三极管三极管是一种重要的半导体器件，广泛应用于各种电子设备和电路中。它能够放大信号、控制电流、开关电路等，是现代电子技术的重要组成部分。4.1三极管的结构和工作原理三极管是由两个PN结构成的半导体器件，包含发射极、基极和集电极三个部分。其工作原理是利用基极电流控制发射极和集电极之间的电流，从而实现电流放大或开关作用。4.2三极管的输出特性类型输出特性描述共射IC-VCE特性基极电流IB固定，集电极电流IC随集电极电压VCE变化的曲线共基IC-VCE特性发射极电流IE固定，集电极电流IC随集电极电压VCE变化的曲线共集IC-VCE特性基极电流IB固定，集电极电流IC随集电极电压VCE变化的曲线4.3三极管的放大作用11.电流放大输入信号驱动基极电流变化，产生更大的集电极电流，实现电流放大效果。22.电压放大三极管可以将低电压输入信号转化为高电压输出信号，实现电压放大作用。33.功率放大通过将输入信号的电流和电压同时放大，实现功率放大，提升信号强度。4.4三极管的应用放大电路三极管是放大电路的核心，用于放大微弱信号。电子设备三极管广泛应用于各种电子设备，包括手机、电脑、电视等。开关电路三极管可用于控制电流，实现开关功能。无线电通信三极管在无线电发射机、接收机中发挥重要作用，实现信号的传递。光电器件光电器件利用