西南交通大学：《模拟电路》半导体材料和基本器件

半导体器件基础 PN结及半导体二极管 本征半导体和杂质半导体 ●PN结及其单向导电性 ●二极管的伏安特性及主要参数 二极管电路分析法 二极管的应用 ●电容效应 ●特殊二极管

1 半导体器件基础 一、PN结及半导体二极管 • 本征半导体和杂质半导体 • PN结及其单向导电性 • 二极管的伏安特性及主要参数 • 二极管电路分析法 • 二极管的应用 • 电容效应 • 特殊二极管

半导体器件基础 二、双极型三极管 结构 三极管中的电流分配 共发射极电路的特性曲线 三极管的主要参数

2 半导体器件基础 二、双极型三极管 结构 三极管中的电流分配 共发射极电路的特性曲线 三极管的主要参数

本征半导体 号 (Ge)原子 硅(Si)原子 (a) (G:)原子 硅(Si)原子

3 本征半导体

本征半导体 绝对零度时本征半导体的结构 大块p 的局部 两个电子的共价键 正离子芯

4 本征半导体 绝对零度时本征半导体的结构

本征半导体 温度升高产生 本征激发 大块p 电子空穴对 的局部 两个电子的共价键 正离子芯 由于随机热振动致使共价键被打破而产生空 穴一电子对

5 本征半导体 温度升高产生 本征激发 电子空穴对 由于随机热振动致使共价键被打破而产生空 穴－电子对

杂质半导体 在本征半导体中 掺入5价元素磷 施主原子提供 的多余的电 N型半导体 施主正离子

6 杂质半导体 在本征半导体中 掺入5价元素磷 N型半导体

杂质半导体 在本征半导体中 掺入3价元素硼 受主原子 江留中可移的速的空 P型半导体 可移动的空穴 受主获得 电子而 多数载流子和 形成一个负离子 少数载流子 (多子和少 子)

7 杂质半导体 P型半导体 多数载流子和 少数载流子 （多子和少 子）在本征半导体中 掺入3价元素硼

PN结 PN结的形成 ed囝e °。⊕·e西⊕ eO⊕,⊕! P

8 PN结 ° · · · · · · ° ° ° ° ° PN结的形成 P N

PN结 PN结的形成 负离予一耗尽慰一 正离于 空穴\P空间电荷区N区/电子 由浓度差引起的载流|° oe ee el母 子运动称为扩散运动⊙o°ee OeO⊕⊕d由 由内电场引起的载流 子运动称为漂移运动P 内电场

9 PN结 PN结的形成 由浓度差引起的载流 子运动称为扩散运动 由内电场引起的载流 子运动称为漂移运动 P N

PN结 PN结加正向 耗尽屡 电压时产生 ⊙°e°|⊕!G⊕由 电流I Q o eloefeo'e 0 8 ocoee,e 外电扬

10 PN结 + PN结加正向 电压时产生 电流 I