半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)知識ppt課件

《半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)知識ppt課件》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、醫(yī)學(xué)電子儀器原理與技術(shù)生物醫(yī)學(xué)工程研究所本課程內(nèi)容醫(yī)學(xué)電子儀器與基礎(chǔ)電路生理參數(shù)測量儀器醫(yī)學(xué)超聲儀器臨床檢測分析儀器生理功能輔助儀器醫(yī)用光學(xué)技術(shù)與儀器治療用電子儀器放射治療腫瘤裝置醫(yī)用儀器干擾的抑制和安全用電第一章醫(yī)學(xué)電子儀器與基礎(chǔ)電子電路醫(yī)學(xué)電子儀器的特點(diǎn)醫(yī)學(xué)電子儀器的分類半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)知識生物醫(yī)學(xué)放大電路電子振蕩電路直流穩(wěn)壓電路數(shù)字邏輯電路1.1醫(yī)學(xué)電子儀器的特點(diǎn)高精度、高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量多門類、多品種、多規(guī)格新技術(shù)、新材料、新原理應(yīng)用迅速1.2醫(yī)學(xué)電子儀器的分類生物電檢測儀器及非電生理參數(shù)檢測儀器生物電檢測儀器（心電、肌

2、電等）非電生理參數(shù)檢測儀器（體溫、血壓等）監(jiān)護(hù)儀器（床旁、中心監(jiān)護(hù)、手術(shù)監(jiān)護(hù)）臨床檢驗(yàn)分析儀器（血?dú)狻⑸治鰞x）生理功能輔助儀器（呼吸機(jī)、麻醉機(jī)）醫(yī)用超聲儀器醫(yī)學(xué)電子儀器的分類醫(yī)用X線診斷裝置X線計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)(XCT)磁共振成像系統(tǒng)(MRI)核醫(yī)學(xué)診斷儀器及設(shè)備（ECT、PET）放射治療裝置（鈷60、X-刀、γ-刀）醫(yī)用光學(xué)儀器（醫(yī)用內(nèi)窺鏡等）治療與康復(fù)儀器3.摻入微量雜質(zhì)對半導(dǎo)體導(dǎo)電性能的影響如果在純凈半導(dǎo)體中摻入某些微量雜質(zhì)，其導(dǎo)電能力將大大增強(qiáng)。而且摻入的雜質(zhì)元素不同、濃度不同，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能可以人為地控制。

3、摻入雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。根據(jù)摻入雜質(zhì)的不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體可分為N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體兩種。N型、P型半導(dǎo)體及PN結(jié)在半導(dǎo)體中摻入少量5價(jià)元素磷（或砷、銻），可使半導(dǎo)體內(nèi)的自由電子數(shù)量劇增。在這種半導(dǎo)體中自由電子占絕大多數(shù)，故稱為多數(shù)載流子（多子），而空穴則為少數(shù)載流子（少子）。它主要依靠帶負(fù)電的電子導(dǎo)電，所以叫電子型半導(dǎo)體，或N（Negative）型半導(dǎo)體。在本征半導(dǎo)體中摻入少量3價(jià)元素硼（或鋁、鎵、銦），可使空穴的數(shù)量劇增。在這種半導(dǎo)體中，空穴是多數(shù)載流子，自由電子為少數(shù)載流子，它主要依靠帶正電的空穴導(dǎo)電，所以叫空穴

4、型半導(dǎo)體，或P（Positive）型半導(dǎo)體。單一的N型或P型半導(dǎo)體只能起電阻作用。但若將這兩種半導(dǎo)體以某種方式結(jié)合在一起，構(gòu)成PN結(jié)，就可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能受到控制，這樣才能制成各種具有不同特性的半導(dǎo)體器件。利用特殊的摻雜工藝，可使一塊半導(dǎo)體的一部分成為P型半導(dǎo)體（P區(qū)），而另一部分成為N型半導(dǎo)體（N區(qū)），則在兩者交界處形成一個具有特殊性質(zhì)的區(qū)域，稱之為PN結(jié)。PN結(jié)的形成過程中同時存在著多子的擴(kuò)散運(yùn)動和少子的漂移運(yùn)動。當(dāng)PN結(jié)處于動態(tài)平衡狀態(tài)時，多子的擴(kuò)散電流與少子的漂移電流大小相等且方向相反，通過PN結(jié)的電流為零，即PN

5、結(jié)處于不導(dǎo)電狀態(tài)。但如果在PN結(jié)兩端加上電壓，就會打破原來擴(kuò)散和漂移的動態(tài)平衡狀態(tài)，使PN結(jié)呈現(xiàn)單向?qū)щ姷男阅堋蜗驅(qū)щ娦允荘N結(jié)的基本特性。（a）加正向電壓（b）加反向電壓圖1.1PN結(jié)外加電壓當(dāng)PN結(jié)外加正向電壓時，PN結(jié)處于低電阻的導(dǎo)通狀態(tài)，正向電流較大；當(dāng)PN結(jié)外加反向電壓時，PN結(jié)處于高電阻的截止?fàn)顟B(tài)，反向電流很小。這就是PN結(jié)的單向?qū)щ娦?。但?dāng)加于PN結(jié)的反向電壓增大到一定數(shù)值時，反向電流可突然急劇增大，這種現(xiàn)象稱為PN結(jié)的反向擊穿。對應(yīng)于電流開始劇增時的電壓稱為反向擊穿電壓。發(fā)生反向擊穿時，只要反向電流的熱效應(yīng)

6、不破壞PN結(jié)，當(dāng)反向電壓下降到擊穿電壓以下時，PN結(jié)的性能仍可恢復(fù)。半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管實(shí)際上就是一個PN結(jié)，由一個PN結(jié)加上接觸電極、引線和管殼構(gòu)成的。它的用途很廣，如用作整流、高頻檢波和數(shù)字電路中的開關(guān)元件等。為適用于各種不同的用途，制成了各種類型的半導(dǎo)體二極管。但其工作原理都是基于PN結(jié)的單向?qū)щ娦?。二極管的電路符號為；1.二極管的伏安特性(1)正向特性死區(qū)電壓正向?qū)▔航礥F正向?qū)▍^(qū)(2)反向特性反向截止區(qū)反向擊穿反向擊穿電壓圖1.2二極管伏安特性曲線2.二極管的應(yīng)用二極管的應(yīng)用范圍很廣，利用其單向?qū)щ娦?，可組

7、成整流、檢波、限幅、鉗位等電路。還可用它構(gòu)成其他元件或電路的保護(hù)電路，以及在脈沖與數(shù)字電路中作為開關(guān)元件等。在作電路分析時，一般可將二極管視為理想元件，即認(rèn)為其正向電阻為零，正向?qū)〞r為短路特性，正向壓降忽略不計(jì)。反向電阻為無窮大，反向截止時為開路特性，反向漏電流忽略不計(jì)。二極管導(dǎo)通與截止的判斷要判斷二極管導(dǎo)通與截止，主要看二極管是處于正向偏置，還是反向偏置?？上葘⒍O管除去，分別計(jì)算管子兩極A點(diǎn)與B點(diǎn)電位，計(jì)算結(jié)果如是VA>VB，則二極管導(dǎo)通；如果VA

8、極管穩(wěn)壓管的伏安特性和普通二極管的伏安特性基本相似。只是穩(wěn)壓管的反向擊穿區(qū)特性曲線很陡，當(dāng)反向電壓達(dá)到擊穿電壓時，反向電流突然增大，穩(wěn)壓管被反向擊穿。在此狀態(tài)下，反向電流在很大范圍變化時，管子兩端的電壓基本保持不變，這就是穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓特性。它的主要作用是穩(wěn)壓和限幅。(2)光電器件在信號傳輸