课件资源：半导体器件物理核心知识梳理

半导体器件物理核心知识梳理半导体的定义和特点定义特点半导体是一种导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，其电阻率随半导体具有可控的电阻率，可通过掺杂改变其导电性能，为现代电温度升高而降低子器件的发展奠定了基础半导体材料的分类本征半导体杂质半导体如纯硅、锗，其导电性能受温度影通过掺入杂质原子，改变半导体材响较大料的导电性能，分为N型和P型化合物半导体如砷化镓、磷化铟，具有独特的物理性质，用于制造高速、高频器件半导体材料的能带结构价带1禁带2导带3半导体材料的载流子浓度电子浓度空穴浓度N型半导体中，自由电子浓度较高P型半导体中，空穴浓度较高结的形成与结构PN区P掺杂了受主杂质，空穴浓度较高区N掺杂了施主杂质，电子浓度较高耗尽区PN结界面处形成的电子和空穴复合区域，具有空间电荷区结的工作原理PN正向偏置1PN结两端电压使P区接正极，N区接负极，电流得以通过反向偏置2PN结两端电压使P区接负极，N区接正极，电流几乎无法通过结的特性曲线PN01反向电流正向电流PN结反向偏置时，电流很小，几乎为PN结正向偏置时，电流随电压升高而0迅速增加结的主要参数和应用PN结电容结电压应用123PN结具有电容效应，在高速电路中PN结导通所需的最小正向电压，用PN结是大多数半导体器件的基础，发挥作用于设计电路广泛应用于二极管、三极管、光电器件等二极管的工作原理和特性单向导电1二极管仅在正向电压下导通，反向电压下截止整流作用2二极管可将交流电转换成直流电，用于电源电路电压钳位3二极管可将电压限制在特定范围内，用于电路保护二极管的分类和应用整流二极管稳压二极管发光二极管用于将交流电转换为直流电，广泛应用于电用于稳定电压，在电源电路中起到保护作用用于显示、照明等，具有低功耗、寿命长等源电路优点三极管的工作原理与特性电流放大开关作用三极管可以放大电流信号，作为放大器使用三极管可以通过控制基极电流来控制集电极电流，作为开关使用三极管的分类和应用集成电路的概念与分类概念分类集成电路是指将多个电子元件集成集成电路按集成度分为小规模集成在同一块半导体芯片上的电路电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）集成电路的制造工艺晶圆制备1将硅单晶材料切割成薄片，进行表面处理光刻2用紫外光将电路图案转移到晶圆表面刻蚀3用化学或物理方法刻蚀掉不需要的部分，形成电路结构掺杂4向特定区域掺入杂质原子，改变导电性能金属化5在芯片表面沉积金属层，连接电路元件封装6将芯片封装在保护外壳中，方便安装和使用管的结构和特性MOS栅极1控制电流流动的开关源极2电流的来源漏极3电流的汇集点衬底4MOS管的基底材料管的工作原理与应用MOS增强型管耗尽型管MOS MOS在栅极电压达到一定值后，才开始导通电流在栅极电压为0时，已经导通电流，可以通过施加负电压进行截止场效应晶体管的特点及应用高输入阻抗低功耗场效应晶体管的栅极电流很小，由于栅极电流很小，场效应晶体具有很高的输入阻抗管的功耗很低高频性能场效应晶体管具有良好的高频性能，可用于高速电路光电器件的基本原理光电效应光伏效应光子能量大于材料的功函数时，会激发电子，产生光电流光照射在PN结上，产生光生电压和光生电流，用于光伏发电的结构与特性LED结PN1LED的核心是PN结，由P型半导体和N型半导体组成发光材料2PN结中注入的少数载流子与发光材料发生复合，释放光子封装材料3封装材料保护LED芯片，并有助于光的提取和散射光电二极管和光电晶体管光电二极管光电晶体管将光信号转换为电信号，用于光探测和光通信具有光敏放大功能，用于光探测和光控制电路电容器的原理与特性原理特性电容器是由两块金属板和介于它们之间的绝缘层构成的电容器具有储能、滤波、耦合等功能，在电路中发挥重要作用电阻器的原理与特性12阻值功率电阻器的阻值是衡量其阻碍电流流动电阻器可以承受的最大功率，取决于的程度，单位为欧姆其材料和尺寸电感器的原理与特性原理1电感器是由导线绕制成的线圈，具有储能和阻抗特性特性2电感器在电路中具有阻抗作用，可用于滤波、耦合和振荡电路功率器件的特点与应用高功率容量高耐压能力12功率器件能够处理高功率信号，功率器件能够承受高电压，用用于控制大电流于高压电路应用3功率器件广泛应用于电源管理、电机控制、照明等领域微波器件的基本原理微波频率波导传输应用微波器件工作在微波频段，频率范围为微波器件通常使用波导传输微波信号，微波器件应用于无线通信、雷达、卫星300MHz-300GHz以减少信号损失导航等领域传感器的分类和应用温度传感器压力传感器光传感器用于测量温度，应用于工业自动化、医疗设用于测量压力，应用于航空航天、汽车工业用于探测光信号，应用于光通信、自动控制备等领域等领域等领域致动器的工作原理和应用原理应用致动器是将电能转换为机械能的装置，用于控制机械运动致动器广泛应用于工业自动化、机器人、医疗设备等领域开关电源的基本原理整流将交流电转换为直流电滤波去除直流电中的交流成分，使其更加平滑逆变将直流电转换为高频交流电变压通过变压器改变电压幅值，获得所需的输出电压整流将高频交流电转换为直流电模拟集成电路的特点与应用处理连续信号高精度模拟集成电路主要用于处理连续模拟集成电路具有较高的精度，变化的信号，如音频、视频信号适用于对信号精度要求较高的场合应用模拟集成电路广泛应用于音频放大器、视频放大器、电源管理等领域数字集成电路的特点与应用处理离散信号逻辑运算数字集成电路主要用于处理离散的数数字集成电路通过逻辑门实现逻辑运字信号，如计算机数据、控制信号算，用于构建各种逻辑电路。