半导体器件基础

1、1.加偏压的 PN 结的能带图1)热平衡时耗尽层宽度为 W2)加正向偏压时耗尽层宽度为 W3)加反偏压时耗尽层宽度为2.反向偏置 PN 结的少子分布和电流分布（a）少数载流子分布 （b）少数载流子电流 （c）电子电流和空穴电流正向偏置 PN 结的少子分布和电流分布（a）少数载流子分布 （b）少数载流子电流 （c）电子电流和空穴电流W FE C （ a） 能 量 （ E） N P q0b + V Vq0 FpE FnE （ ） FnN P 能 量 （ ）P + RVRI 能 量 （ E） RVq0 RqV W （ c） N x x 0 载 流 子 浓 度 P型 N型 np pn 0n 0 空 间 电 荷 层 nx px x x npIII pI pI nI nI 0 nx 。

2、尊敬的各位领导、各位老师下午好，我今天说课的题目是：平衡 PN 结一、 分析教材首先我对本节的教材内容进行分析：半导体器件物理是应用物理学专业的一门重要专业方向课程。通过本课程的学习，使学生能够结合各种半导体的物理效应掌握常用和特殊半导体器件的工作原理，从物理角度深入了解各种半导体器件的基本规律。PN 结是构成各类半导体器件的基础，如双极型晶体管、结型场效应晶体管、可控硅等，都是由 PN 结构成的。PN 结的性质集中反映了半导体导电性能的特点，如存在两种载流子、载流子有漂移运动、扩散运动、产生与复合三种基本运。

3、1半导体分立器件半导体器件是近 50 年来发展起来的新型电子器件，具有体积小、重量轻、耗电省、寿命长、工作可靠等一系列优点，应用十分广泛。1）国产半导体器件型号命名法国产半导体器件型号由五部分组成，如表 1-13 所示。半导体特殊器件、场效应器件、复合管、PIN 型管、激光管等的型号由第三、四、五部分组成。表 1-13 中国半导体器件型号命名法第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分用数字表示器件的电极数目用字母表示器件的材料和类性用字母表示器件的用途用数字表示序号用字母表示规格符号意义 符号意义 符号意义 意义 意。

4、9 金属半导体与半导体异质结一、肖特基势垒二极管欧姆接触：通过金属-半导体的接触实现的连接。接触电阻很低。金属与半导体接触时，在未接触时，半导体的费米能级高于金属的费米能级，接触后，半导体的电子流向金属，使得金属的费米能级上升。之间形成势垒为肖特基势垒。在金属与半导体接触处，场强达到最大值，由于金属中场强为零，所以在金属半导体结的金属区中存在表面负电荷。影响肖特基势垒高度的非理想因素：肖特基效应的影响，即势垒的镜像力降低效应。金属中的电子镜像到半导体中的空穴使得半导体的费米能级程下降曲线。附图：电。

5、,1.1 半导体二极管,1.2 半导体三极管,1.3 场效晶体管,本章小结,第一章 半导体器件的基础知识,1.1.1 什么是半导体,2 载流子：半导体中，携带电荷参与导电的粒子。,自由电子：带负电荷 空穴：带与自由电子等量的正电荷,均可运载电荷载流子,特性：在外电场作用下，载流子都可以做定向移动，形成电流。,1半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间,且随着掺入杂质、输入电压（电流）、温度和光照条件的不同而发生很大变化，人们把这一类物质称为半导体。,1.1 半导体二极管,3N 型半导体：主要靠电子导电的半导体。,即：电子是多数载流子，空穴是少。

6、本章提要：半导体二极管和晶体管是常用的半导体器件。它们的基本结构、工作原理、特性曲线和主要参数是学习电子技术和分析电子电路的基础。PN结是构成各种半导体器件的基础。本章重点讨论以下几个问题：1）半导体的导电特性；2）PN结的形成及其导电特性；3）半导体二极管的工作原理及其特性曲线、主要参数及应用；4）特殊二极管；5）晶体管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。作为了解的内容：1）场效应晶体管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数；2）晶闸管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数及应用。,第二章 半导体器件,第一节。

7、半导体的基础知识,1. 本征半导体,2. 杂质半导体,3. PN 结,本征半导体 ,1、本征半导体,半导体 ,导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。,纯净的不含任何杂质的半导体。如 硅、锗单晶体。,自由运动的带电粒子。,载流子 ,共价键 ,相邻原子共有价电子所形成的束缚。,半导体中有自由电子和空穴两种载流子参与导电。,半导体的原子结构和简化模型元素半导体硅和锗共同的特点：原子最外层的电子（价 电子）数均为4。,图1.1.1 硅和锗的原子结构和简化模型,空穴,自由 电子,图 硅单晶共价键结构,图 本征激发产生 电子空穴对,本征半导体 ,纯净的不含任何。

8、半导体器件教学大纲Semiconductor Devices课程编号：0712308课程性质：学科基础课适用专业：微电子学专业先修课程：半导体物理后续课程：集成电路原理总学分：3 其中实验学分：0教学目的与要求：本课程是微电子学专业的主干课之一。通过对本课程的学习，使学生了解和掌握集成电路中常用的结型半导体器件，金属半导体接触器件和金属氧化物半导体器件的工作原理、直流特性、频率特性和开关特性，以及上述器件的常用模型，等效电路和模型参数。并能了解上述器件在小尺寸条件下出现的二阶效应及描述方法。教学内容与学时安排序号 章目名称学时。

9、第 13 章 组合逻辑电路- 100 -第 13 章 组合逻辑电路D1301如图所示电路图中，试问在哪些输入情况下，输出 Z=1？解： 2211BABAZ= 221= )()()( 2= 2211BABA= 2112 BA当输入 时，Z=1 。,0,21D1302试设计一个门厅的控制电路，要求四个房都能独立地控制路灯的亮，灭（假设不会出现两个或两个以上房间同时操作电灯地情况） 。解：（1）分析设计要求，设定输入，输出变量四个房间操作电灯的开关分别用 A，B，C，D 表示，路灯用 Z 表示，用 0 表示开关向上合，灯灭，用 1 表示开关向下合，灯亮。从题意知，A，B，C，D 四个开关任何一个动作，都应。

10、第一章半导体器件1、1 半导体的基础知识自然界的各种物质就其导电性能来说，可以分为导体、绝缘体和半导体三大类。所谓半导体，顾名思义，就是它的导电能力介乎导体和绝缘体之间。1.1.1. 本征半导体 纯净晶体结构的半导体我们称之为本征半导体。常用的半导体材料有：硅和锗。它们都是四价元素，原子结构的最外层轨道上有四个价电子，当把硅或锗制成晶体时，它们是靠共价键的作用而紧密联系在一起。共价键中的一些价电子由于热运动获得一些能量，从而摆脱共价键的约束成为自由电子，同时在共价键上留下空位，我们称这些空位为空穴，它带正。

11、1 2 6稳压二极管 图1 16稳压管伏安特性和符号 图1 17稳压管电路 1 稳定电压Uz 稳定电压是稳压管工作在反向击穿区时的稳定工作电压 由于稳定电压随着工作电流的不同而略有变化 因而测试Uz时应使稳压管的电流为规定值 稳定电压 是根。

12、 3 饱和区曲线靠近纵轴附近 各条输出特性曲线的上升部分属于饱和区 在这个区域 不同 值的各条特性曲线几乎重叠在一起 即当 较小时 管子的集电极电流 基本上不随基极电流 而变化 这种现象称为饱和 此时三极管失去了放大作用 或 关系不成立 一。

13、半导体器件基础总复习1双极型晶体管部分晶体管由两个 pn 结： 发射结和集电结将晶体管划分为三个区： 发射区、基区及集电区。相应的三个电极称为发射极、基极和集电极，并用 E，B 和 C ( 或 e，b 和 c ) 表示。晶体管有两种基本结构： pnp 管和 npn 管。 双极型 NPN 晶体管制造过程：1、在 N 型衬底中扩散 P 型杂质；2、在 P 型扩散区中再扩散 N 型杂质； 3、在磷氧化层上开出基区和发射区接触孔；4、蒸发金属；5、光刻金属，引出及区、发射区引线；6、制备集电极电极7、切片、封装发射效率 nEppEnE JJ1 pebnLDW01可见提高 Ne / Nb，降低 。

14、1 3半导体三极管 图1 28几种半导体三极管的外形 1 3 1三极管的结构及类型 图1 29三极管的结构示意图和符号 无论是NPN型或是PNP型的三极管 它们均包含三个区 发射区 基区和集电区 并相应地引出三个电极 发射极 e 基极 b 。

15、上一节课的主要内容 半导体、 N型半导体、 P型半导体、本征半导体、非本征半导体 载流子、电子、空穴、平衡载流子、非平衡载流子 能带、导带、价带、禁带、费米能级 掺杂、施主、受主 输运、漂移、扩散、产生、复合半导体器件物理基础半导体器件半导体器件 据统计：半导体器件主要有 67种，另外还有 110个相关的变种 所有这些器件都由少数基本模块构成： pn结 双 极晶体管金属半导体接触 MIS结构 MOS场效应晶体管 异质结 超晶格PN结的结构 PN结的单向导电性：P区接正，N区接负正向导电性很好，电流随电压增加迅速增大，正向电阻小反向导电。

16、半导体基础知识和半导体器件工艺第一章 半导体基础知识;h je)xl6Cw通常物质根据其导电性能不同可分成三类。第一类为导体，它可以很好的传导电流，如：金属类，铜、银、铝、金等；电解液类：NaCl 水溶液，血液，普通水等以及其它一些物体。第二类为绝缘体，电流不能通过，如橡胶、玻璃、陶瓷、木板等。第三类为半导体，其导电能力介于导体和绝缘体之间，如四族元素 Ge 锗、Si 硅等，三、五族元素的化合物 GaAs 砷化镓等，二、六族元素的化合物氧化物、硫化物等。物体的导电能力可以用电阻率来表示。电阻率定义为长 1 厘米、截面积为1 平方。

17、1、二极管的伏安特性曲线 I = f (V),(1) 正向特性,OA段： 二极管电流较小，二极管未导通。,AB段：当 uD Uth时，二极管导通 。正向电阻很小. Uth ：硅0.5V 锗0.1V 导通电压：硅0.60.8V 锗0.1 0.3V,（2） 反向特性,OC段： 反向饱和电流小，反向电阻很大。,复习,(3)击穿特性,CD段：外加反向电压超过击穿电压UBR时，反向电流会突然增大。（击穿时，二极管失去单向导电性）,复习,2、二极管的等效模型 理想模型 UD+UD0，二极管导通，等效为导线； UD+UD0，二极管截止，等效为断路。 恒压降模型 UD+UDUF，二极管导通，等效为UF恒压源； UD+UDUF，。

18、半导体器件基础,半导体基本知识 半导体二极管 半导体三极管,一、半导体基本知识,半导体定义,在物理学中，根据材料的导电能力，可以将它们划分为导体、绝缘体和半导体。导体很容易传导电流的物质；如金属铜、铝等。绝缘体不容易传导电流的物质；如陶瓷、橡胶等。半导体导电性能介于导体和绝缘体之间的物质；如锗、硅、硒及许多金属氧化物和硫化物等。,半导体的特性,1、在受到光和热的刺激时，导电性能将发生显著的变化。 2、在纯净的半导体中加入微量的杂质，其导电性能会显著的增强。,最常用的半导体是锗（Ge)和硅(Si)，并且被制作成晶体。

19、7.1 半导体器件基础GS0101 由理论分析可知，二极管的伏安特性可近似用下面的数学表达式来表示：)1()TDVusatRDeIi式中，i D 为流过二极管的电流，u D。为加在二极管两端的电压， VT 称为温度的电压当量，与热力学温度成正比，表示为 VT = kT/q 其中 T 为热力学温度，单位是 K；q 是电子的电荷量，q=1.60210 -19C；k 为玻耳兹曼常数，k = 1.381 10-23 JK。室温下，可求得 VT = 26mV。I R(sat)是二极管的反向饱和电流。GS0102 直流等效电阻 RD直流电阻定义为加在二极管两端的直流电压 UD 与流过二极管的直流电流 ID 之比，即DIURD的大小与二。