半导体器件及其特性 第1章 机械工业出版社同名教材 配套电子教案
第1章 机械工业出版社同名教材 配套电子教案
第1章数字逻辑基础 1.1普通二极管 11.1PN结 1.半导体的导电特性 (1)掺杂特性。 (2)热敏和光敏特性
第1章 数字逻辑基础 1.1 普通二极管 1.1.1 PN结 ⒈ 半导体的导电特性 ⑴ 掺杂特性。 ⑵ 热敏和光敏特性
2.数字信号 (1)N型半导体 4价元素掺入微量5价元素后形成。 多数载流子:电子;少数载流子:空穴。 (2)P型半导体 4价元素掺入微量3价元素后形成。 多数载流子:空穴;少数载流子:电子
⒉ 数字信号 ⑴ N型半导体 ⑵ P型半导体 4价元素掺入微量5价元素后形成。 多数载流子：电子；少数载流子：空穴。 4价元素掺入微量3价元素后形成。 多数载流子：空穴；少数载流子：电子
⑨(3 ·价电子 5价元素多余电子 3价元形成空穴 (+3) 空穴 自由a、共价键 电子 本征激发自由电子 本征激发形成空穴 .+4)· 图1-1本征半导体与掺杂半导体结构示意图 a)本征半导体 b)N型半导体 c)P型半导体
图1-1 本征半导体与掺杂半导体结构示意图 a) 本征半导体 b) N型半导体 c) P型半导体
3.数字电路的特点 空间电荷区 P区 N区 P区 (耗尽层) N Q。⊕⊕⊕, e°eee|e⊕⊕° e北⊕⊕⊕ 9⊕⊕⊕⊕ e。eee⊕由。⊕ 内电场 b 图12PN结的形成 a)载流子的扩散运动 b)平衡状态下的PN结
⒊ 数字电路的特点 图1-2 PN结的形成 a) 载流子的扩散运动 b) 平衡状态下的PN结
(1)形成过程和原理 ①扩散。 ②形成空间电荷区和内电场。 ③内电场阻止扩散运动,促进漂移运动 (2)PN结内电场电位差:硅材料约05~0.7V,锗材料 约02~03V
⑴ 形成过程和原理： ① 扩散。 ② 形成空间电荷区和内电场。 ③ 内电场阻止扩散运动，促进漂移运动。 ⑵ PN结内电场电位差：硅材料约0.5 ~ 0.7V，锗材料 约0.2 ~ 0.3V
4.PN结单向导电性 (1)加正向电压—导通。 (2)加反向电压——一截止 P区 耗尽层 P区 耗尽层 N区 eee⊕⊕⊕ eee⊕⊕°⊕⊕ ee⊕⊕⊕田 ee⊕⊕⊕ 内电场 内电场 外电场 外电场 R a b 图13外加电压时的PN结 a)正偏 b)反偏
⒋ PN结单向导电性 ⑴ 加正向电压——导通。 ⑵ 加反向电压——截止。 图1-3 外加电压时的PN结 a) 正偏 b) 反偏
1.1.2二极管 1.二极管的伏安特性 B (1)正向特性 ①死区段。 ②导通段。 Is Uon 2D (2)反向特性 ①饱和段。 ②击穿段。 图1-5PN结伏安特性
1.1.2 二极管 ⑴ 正向特性 ⒈ 二极管的伏安特性 ① 死区段。 ② 导通段。 ⑵ 反向特性 ① 饱和段。 ② 击穿段。 图1-5 PN结伏安特性
(3)数学表达式: ip=Is(e"/T-1) s:PN结反向饱和电流; U为温度电压当量:U+≈26mV(7300K)
⑶ 数学表达式： IS：PN结反向饱和电流； UT为温度电压当量：UT ≈26mV（T=300K）
2.硅二极管与锗二极管伏安特性的区别 ①硅管的死区电压比锗管大,硅管导通正向压降比锗大。 ②硅管的反向饱和电流/比锗管小得多 tin/mA 锗/硅 02040.6lN (硅)(锗) 图1-6硅二极管与锗二极管伏安特性
⒉ 硅二极管与锗二极管伏安特性的区别 ① 硅管的死区电压比锗管大，硅管导通正向压降比锗大。 ② 硅管的反向饱和电流IS比锗管小得多。 图1-6 硅二极管与锗二极管伏安特性