低频电路 优秀课件.ppt

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1、低频电路 第1页，本讲稿共18页1.1 半导体基础半导体定义特点:导电能力可控（受控于光、热、杂质等）典型半导体材料:硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等1.1.1 本征半导体1.1.2 杂质半导体第2页，本讲稿共18页1.1.1 本征(intrinsic)半导体 纯净无掺杂的半导体。纯净无掺杂的半导体。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”。(1)共价键结构(2)电子空穴对(3)空穴的移动第3页，本讲稿共18页(1）共价键结构空间排列有序的晶体 以 硅原子硅原子(Si)为例：(a)硅晶体的空间排列 (b)共价键结构平面

2、示意图第4页，本讲稿共18页 电子空穴对：载流子（Carrier)本征激发和复合在一定温度下会达到动态平衡!图01.02 本征激发和复合的过程（2）电子空穴对 本征激发（热激发）T=0 K时电子(-)空穴(+)复合第5页，本讲稿共18页(3)空穴的移动(导电）空穴的运动=相邻共价键中的价电子反向依次填补空穴来实现的第6页，本讲稿共18页1.1.2 杂质半导体本征半导体缺点？1、电子浓度=空穴浓度；2、载流子少，导电性差，温度稳定性差！(1)N型半导体(2)P型半导体(3)杂质对半导体导电性的影响第7页，本讲稿共18页(1）N型半导体（电子型半导体）掺掺 杂杂：特特 点点：多多数载流子子：自由电

3、子（主要由杂质原子提供）少少数载流子子：空穴（由热激发形成）施主杂质正离子少量掺入五价杂质元素（如：磷）第8页，本讲稿共18页(2）P型半导体（空穴型半导体）掺掺 杂杂：少量掺入三价杂质（如硼、镓和铟等）特特 点点：多子多子：空穴（主要由杂质原子提供）少子少子：电子（由热激发形成）受主杂质负离子第9页，本讲稿共18页(3)杂质对半导体 导电性的影响 影响很大。载流子数目剧增 T=300 K室温下,本征硅的 电子和空穴浓度:n=p=1.41010/cm31 本征硅的原子浓度:4.961022/cm3 3以上三个浓度基本上依次相差106/cm3。2掺杂后 N 型半导体中的 自由电子浓度:n=510

4、16/cm3第二节典型数据如下:第10页，本讲稿共18页1.2 PN结结1.2.1 形成1.2.2 实质1.2.4 电容效应1.2.3 单向导电性第11页，本讲稿共18页图01.06 PN结的形成过程（动画1-3）1.2.1 形成两种载流子的两种运动动态平衡时形成PN结两种运动：扩散（浓度差）漂移（电场力）第12页，本讲稿共18页PN结的形成小结：浓度差 多子扩散空间电荷区(杂质离子杂质离子)内电场 促使少子漂移 阻止多子扩散1.2.2 实质PN结=空间电荷区=耗尽层=内电场=电阻1.2.3 单向导电性单向导电性 单向导电性单向导电性：PN结正偏时导通（大电流），PN结反偏时截止（小电流）。偏

5、置偏置(bias)(bias)第14页，本讲稿共18页(1)PN结正偏(UPUN)时外加的正向电压削弱了内电场。导通导通PN结呈现低阻性第15页，本讲稿共18页(2)PN结反偏(UPUN)时反向饱和电流（IS=IR）(Saturation)外加的反向电压增强了内电场截止截止PN结呈现高阻性第16页，本讲稿共18页(1)势垒电容CB（Barrier)势垒电容是由空间电荷区的离子薄层形成1.2.4 电容效应 表现为：势垒电容CB（barrier)扩散电容CD(diffusion)第17页，本讲稿共18页 图 01.10 扩散电容示意图第三节 扩散电容是由多子扩散后，在PN结的另一侧面积累而形成的(2)扩散电容CD(Diffusion)第18页，本讲稿共18页