《半导体器件基本原理.pptVIP

讲 课 的 原 则 阐述科技发展的逻辑脉络 着重电力电子器件方面基本知识 着重培养分析电力电子器件性能的能力 着重电力电子器件应用中最复杂和关键的问题 二极管和IGBT 着重锻炼应用电力电子器件的基本技能 教 学 参 考 书 陈冶明，《电力电子器件基础》 USING IGBT MODULES Use Gate Charge to Design the Gate Drive Circuit for Power MOSFETs and IGBT 第2章 半导体器件基本原理 半导体的基本知识 PN结及半导体二极管 ×特殊二极管 本 章 的 学 习 要 求 半导体“神奇”的性能是如何形成的？ 半导体材料为什么要使用搀杂工艺？ P型和N型半导体内是否具有静电场？ 在PN结区域到底发生了什么，使得PN结具有单向导电性？ PN结特性会受到什么环境因素的影响？ 1、半导体的基本知识 物体导电性能取决于由自由电子浓度 导体原子核对电子的束缚较小，自由电子浓度高，导电性能好； 绝缘体中大多数电子都被原子核束缚，自由电子浓度很低，导电性能差； 半导体则介于两者之间，且易受外界因数的影响； 价 电 子 本 征 半 导 体 本征半导体的本征激发 掺杂半导体 N型半导体材料 在本征半导体中掺入五价的磷，由于每个磷原子有5个价电子，故在构成共价键结构时将产生一个自由电子。 2、PN结 PN结的形成 不同偏置条件下的PN结 正偏置：在PN结的P区加正、N区加负； 负偏置：在PN结的P区加负、N区加正； PN结正偏置 正向偏置电压的影响 PN结正向偏置与反向偏置的比较 PN结的结电容 PN结附近的耗尽区相当于一个电容器，因此就有电容量－PN结的结电容。 PN结的热效应 本征激发是PN结受温度影响重要起因。 预 习 问 题 当一个PN结由正向偏置突然变为反向偏置，会发生什么？从反向偏置突然变为正向偏置呢？ 少数载流子的浓度与什么因素有关？ 少数载流子什么时候才会消失？ PN结反偏置 内电场被被加强，耗尽区变宽，多子的扩散受抑制。在增强内部电场的作用下，少子漂移加强，但少子数量有限，只能形成较小的反向电流。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 偏置电压 外部电场与内部电场（耗尽区）的关系 是否形成电流 导电载流子的类型 电流与偏置电压 的关系 正向偏置 反向偏置 消弱 增强 形成正向电流 形成反向电流 注入的少数载流子 抽取的少数载流子 受偏置电压影响大 受偏置电压影响小 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. PN结的伏安特性（单向导电性） U I 势垒电压 硅PN结约0.7V，锗PN结约0.2V。 正向导通压降 反向击穿电压 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. PN结的结电容与PN结的偏置电压有关，可以通过偏置电压来调节结电容。 结电容和什么因素有关？ 有什么实际应用的例子吗？ 在电力电子电路中，有什么影响？ Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 在不同的温度下，PN结会表现出不同的特性，因此温度特性是所有电力电子器件一个重要的方面。 特性变化（恶化） 散热设计 功率处理能力 PN结存在工作温度的上限。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. tongyibin Evaluation only. Created with Aspose.Sl