1、Home，1.1半導(dǎo)體的基本，1.6*集成電路中的元件，1.2半導(dǎo)體二極管，1.5*單中國(guó)帆船晶體管和晶體閘流管，內(nèi)容概要，1.3雙極晶體管，1.4*增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，1 .2. PN結(jié)電容的形成，PN結(jié)電容的單向式導(dǎo)電性，3 .二極管的伏安特性，等效電路5 .晶體管的電流放大作用。 半導(dǎo)體材料根據(jù)物體的導(dǎo)電能力(電阻率)區(qū)分導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體。 導(dǎo)體： 109cm半導(dǎo)體：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間。 Next，2 .半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)的典型元素半導(dǎo)體有硅Si和鍺Ge，其他化合物半導(dǎo)體砷化鎵GaAs等。 1.1半導(dǎo)體基本知識(shí)，3 .本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體：化學(xué)成分純凈，結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體。 在物

2、理結(jié)構(gòu)上呈單晶形態(tài)。 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能取決于其原子結(jié)構(gòu)，對(duì)于元素半導(dǎo)體硅和鍺而言，原子序數(shù)分別為14和32，它們具有共同的特點(diǎn)：原子最外層的電子(價(jià)電子)數(shù)均為4，其原子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)如圖1.1.1所示。Home、Next、Back、1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)，電子空穴對(duì)：本征激發(fā)(熱激發(fā))產(chǎn)生的自由電子和空穴總是成對(duì)出現(xiàn)，稱為電子空穴對(duì)。 因此，在本征半導(dǎo)體中，ni=pi (ni自由電子的濃度； pi空穴的濃度)。 空穴：共價(jià)鍵中的空穴。 Home，Next，Back，K1常數(shù)，硅為3.8710-6K-3/2/cm3，鍺為1.7610-6k-3/t熱力學(xué)溫度EGO禁帶寬度，硅為1.21eV，鍺為

3、0.785eV； k玻爾茲曼常數(shù)，8.63 10-5 eV/K。 (e單位電荷、eV=J )、1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)、Home、Next、Back、載流子：可參與導(dǎo)電的粒子電荷。 (1)兩種載流子瓦斯氣體的產(chǎn)生和復(fù)合是指，在一定溫度下達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，ni=pi的值一定；(2)ni和pi的值與溫度有關(guān)，在硅材料中，每上升約8oC，ni或pi就增加2倍的鍺材料中，每上升約12 oC，ni或pi就增加2倍1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)、Home、Next、Back、本征半導(dǎo)體導(dǎo)電性能差，與環(huán)境溫度密切相關(guān)，即熱敏性。 對(duì)于這樣的溫度的易感性，為了制作感熱和光感應(yīng)去老虎鉗，也成為半導(dǎo)體去老虎鉗的溫度穩(wěn)定性差的

4、原因。 1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)，說(shuō)明：4 .非本征半導(dǎo)體非本征半導(dǎo)體：本征半導(dǎo)體中混入了微量雜質(zhì)的半導(dǎo)體。 根據(jù)摻雜大頭針元素體的性質(zhì)，將非本征半導(dǎo)體分為p型(正孔型)半導(dǎo)體和n型(電子型)半導(dǎo)體。 由于渡槽大頭針的影響，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。Home，Next，Back，1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)，Home，Next，Back，受主雜質(zhì)：理由，多子和少子： p型半導(dǎo)體一旦產(chǎn)生空穴，云同步就不會(huì)產(chǎn)生新的自由電子，所以通過(guò)控制摻雜的濃度，空穴在p型半導(dǎo)體中，空穴的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自由電子的濃度，被稱為多數(shù)載流子，簡(jiǎn)稱多子的自由電子在少數(shù)載流子中簡(jiǎn)稱少子。 1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)，Home、Nex

5、t、Back、施主雜質(zhì)： 5價(jià)元素體的雜質(zhì)能在半導(dǎo)體中產(chǎn)生多馀的電子，所以被稱為施主雜質(zhì)或n型雜質(zhì)。 在n型半導(dǎo)體中，自由電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。 1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)，注意：多子的濃度與渡越大頭針濃度有關(guān)，溫度影響小的少子是由本征激發(fā)形成的，濃度雖低，但對(duì)溫度非常敏感。 如上所述，在非本征半導(dǎo)體中，由于摻雜大頭針，載流子的數(shù)量與本征半導(dǎo)體相比增加很多，摻雜大頭針的含量雖然少，但是對(duì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力產(chǎn)生很大影響，成為提高半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能的最有效方法。摻雜大頭針對(duì)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性的影響的典型的數(shù)據(jù)是，在以下的： T=300 K室溫下，本征硅的電子和空穴濃度： ni=pi=1.41

6、010/cm3摻雜大頭針后的n型半導(dǎo)體中的自由電子濃度： ni=51016/cm3本征硅的原子濃度為：ni，Home、Next、Back、1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)，小結(jié)本主要是本征半導(dǎo)體本征激發(fā)、空穴、載流子非本征半導(dǎo)體p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體受主雜質(zhì)、施主雜質(zhì)、多子、少子、 在圖1.1.6中示出此時(shí)在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體的接合面上形成的物理工藝的示意圖。 5. PN結(jié)電容、Home、Next、Back、1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)、擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)：濃度差多的孩子引起的運(yùn)動(dòng)。 漂移運(yùn)動(dòng)：當(dāng)空間電荷區(qū)域形成時(shí)，由于內(nèi)部電場(chǎng)而產(chǎn)生少子的運(yùn)動(dòng)。、Home、Next、Back、1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)，2.PN結(jié)電容

7、的單向式導(dǎo)電性正偏壓和反偏壓：當(dāng)施加電壓使pn結(jié)電容中的p區(qū)域的電位比n區(qū)域的電位高時(shí)，被稱為施加順向電壓，簡(jiǎn)稱為正偏壓，反過(guò)來(lái)稱為施加反電動(dòng)勢(shì)，簡(jiǎn)稱為反偏壓。PN結(jié)電容、對(duì)稱結(jié)、不對(duì)稱結(jié)、空間電荷區(qū)對(duì)耗盡層、擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)、漂移運(yùn)動(dòng)、PN結(jié)電容形成、PN結(jié)電容加上順向電壓PN結(jié)電容的順向電壓，呈低電阻，具有大的正向擴(kuò)散電流，PN結(jié)導(dǎo)通。 其示意圖如圖1.1.7所示。 對(duì)、Home、Next、Back、2. PN結(jié)電容施加反向電壓PN結(jié)電容時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有小的反向漂移電流，PN結(jié)電容被切斷。 其示意圖如圖1.1.8所示。 1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)是，外部電場(chǎng)和內(nèi)部電場(chǎng)的方向相反，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)激化，漂移

8、運(yùn)動(dòng)變?nèi)酢?注意：請(qǐng)?jiān)陔娐飞线B接限流電阻，以免正向電流過(guò)大而損壞PN結(jié)電容。 對(duì)、Home、Next、Back、3. PN結(jié)電容的單向式導(dǎo)電性PN結(jié)電容施加順向電壓(正偏壓)時(shí)導(dǎo)通。 施加反電動(dòng)勢(shì)電壓(反偏壓)時(shí)斷開的特性稱為PN結(jié)電容的單向式導(dǎo)電性。 1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)，外部電場(chǎng)與內(nèi)部電場(chǎng)方向相同，減弱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，加劇漂移運(yùn)動(dòng)，形成反向電流。 反向電流大嗎？ 少子的數(shù)量是由熱激勵(lì)引起的，數(shù)量極少，反向電流非常小。 pn結(jié)電容的特性曲線1. PN結(jié)電容的U-I特性表達(dá)式，式中，IS逆飽和電流； n的發(fā)射系數(shù)與PN結(jié)電容的尺寸、材料等有關(guān)，是其值為12的UT溫度的電壓當(dāng)量，常溫下(t=300k

9、):ut=kt/q=0.026v=26mv，1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)，2 .在PN結(jié)電容的正向特性為：uUT的情況下，Home鍺材料導(dǎo)通電壓Uon硅材料為0.60.7V左右鍺材料為0.20.3V左右。 1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)，3 .在pn結(jié)電容的反向特性： |u|UT的情況下，Home、Next、Back、反向電流：在一定溫度下少子的濃度是一定的。 反向電流受溫度的影響很大。 1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)、4. PN結(jié)電容的逆破壞特性、Home、Next、Back、逆破壞：將逆方向電壓達(dá)到一定值后，逆方向電流急劇增加的現(xiàn)象稱為逆破壞(電擊破壞)。 不實(shí)施限流對(duì)策的話，PN結(jié)電容過(guò)熱破壞，這叫做熱破壞。

10、 電擊穿是可逆的，而熱破壞是不可逆的，應(yīng)該避免。 1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)，Home、Next、Back、逆破壞分為雪崩破壞和齊納破壞兩種。 雪崩擊穿：如果反電動(dòng)勢(shì)增加，則空間電荷區(qū)域的電場(chǎng)增強(qiáng)，從通過(guò)空間電荷區(qū)域的電子和空穴得到的能量增大，如果與結(jié)晶中的原子碰撞，則一盞茶碰撞電離大的能量。另一方面，新產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)通過(guò)電場(chǎng)，同樣與結(jié)晶中的原子碰撞電離，產(chǎn)生新的電子-空穴對(duì)，形成載流子的倍增效果。 如果反電動(dòng)勢(shì)電壓增加到一定值，這就像發(fā)生雪崩一樣，載波增加變快，反電流急劇增加，導(dǎo)致PN結(jié)電容雪崩破壞。 齊納破壞：齊納破壞的反應(yīng)歷程與雪崩破壞不同。 由于高逆電壓，空間電荷區(qū)域的電場(chǎng)變成強(qiáng)電場(chǎng)，

11、具有破壞共價(jià)鍵的一盞茶能力，將被共價(jià)鍵束縛的電子從束縛中解放出來(lái)，形成電子-空穴對(duì)，引起載流子數(shù)的急劇增加，引起PN結(jié)電容的齊納破壞。1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)、4.PN結(jié)電容的電容效應(yīng)、Home、Next、Back、1 .勢(shì)壘電容Cb、圖1.1.12勢(shì)壘電容圖像、pn結(jié)電容施加電壓變化pn結(jié)電容上施加反向電壓時(shí)，Cb根據(jù)施加電壓而顯著變化，利用該特性進(jìn)行各種勢(shì)壘二極管1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)、2 .擴(kuò)散電容Cd、圖1.1.13擴(kuò)散電容圖像、Home、Next、Back、PN結(jié)電容施加順向電壓變化，擴(kuò)散區(qū)域的非平衡少子的數(shù)量變化，在結(jié)電容Cj=Cb Cd是反向偏置的情況下，勢(shì)壘電容Cb為主。 正偏壓

12、時(shí)，以擴(kuò)散電容器Cd為主。 在次低頻中忽略，僅在頻率高時(shí)考慮結(jié)電容的作用。 1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)在小說(shuō)中，PN結(jié)電容形成：擴(kuò)散、復(fù)合、空間電荷區(qū)域(耗盡層、勢(shì)壘區(qū)域、勢(shì)壘層、內(nèi)建電場(chǎng))、動(dòng)態(tài)平衡PN結(jié)電容的單向式導(dǎo)電性：正偏置接通、反偏置斷開PN結(jié)電容的特性曲線：順向特性：不帶電電壓， 導(dǎo)通電壓反向特性：熱破壞PN結(jié)電容的電容效應(yīng)：勢(shì)壘電容、擴(kuò)散電容、Home、Back、1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)、1.2半導(dǎo)體二極管、Home、Next二極管根據(jù)結(jié)構(gòu)分為點(diǎn)接觸型、面接觸型、平面型三種。 1 .點(diǎn)接觸型二極管，PN結(jié)電容面積小，接合電容小，用于檢波和頻率轉(zhuǎn)換等的射頻波電路。 (a )點(diǎn)接觸型圖1.

13、2.1二極管的結(jié)構(gòu)示意圖、Home、Next、2 .面接觸型二極管、PN結(jié)電容面積大，用于商用大電流整流電路。 (b )面接觸型圖1.2.1的二極管的結(jié)構(gòu)圖、Back、1.2的半導(dǎo)體二極管、Home、Next、3 .平面型二極管多用于IC集成電路的工藝規(guī)程。 PN結(jié)電容面積可以很小，用于射頻波整流和開關(guān)電路。 Back，1.2半導(dǎo)體二極管，Home，Next，4 .二極管的格拉夫二極管象征符，Back，2 .半導(dǎo)體二極管的V-I特性二極管的特性與PN結(jié)電容的特性大致相同，正向特性也不同，二極管中存在塊狀電阻和讀取電阻，電流相同時(shí)在此省略說(shuō)明。 1.2半導(dǎo)體二極管，Home，Next，Back，

14、圖1.2.3半導(dǎo)體二極管畫像，1.2半導(dǎo)體二極管，Next，Back，圖1.2.3 3 .半導(dǎo)體二極管的殘奧儀表，(2)反向耐壓UBR和最大反向工作電壓UR通常是UBR的一半，(3)反向電流IR不耐壓時(shí)的反向電流，IR越小單向式導(dǎo)電性越好，但I(xiàn)R對(duì)溫度敏感，(4)最高工作頻率fM，Home反向偏置時(shí)： iD=0，RD=。 相當(dāng)于理想的電子開關(guān)。 1.2半導(dǎo)體二極管，Home，Next，Back，Home，Next，(2)恒電壓降模型，Back，正偏置時(shí)： ud反偏置時(shí)： iD=0，RD=。相當(dāng)于理想的電子開關(guān)和恒壓源的串聯(lián)。 圖1.2.6二極管的恒壓降等價(jià)模型、1.2半導(dǎo)體二極管、Home、Next、(3)折線型模型、Back、正偏置時(shí)： uD=iDrD U