模拟电子线路精品PPT课件.ppt

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1、半导体器件是组成各种电子电路——包括模拟电路和数字电路，分立元件电路和集成电路的基础。本章讨论半导体的特性，PN结的单向导电性，二极管、三极管、场效应管的结构，工作原理，特性曲线和主要参数第1章．半导体器件物质可分为：导体：<=10-4Ω.cm如：铜，银，铝绝缘体：=109Ω.cm如：橡胶，塑料半导体其导电能力介于上面两者之间，一般为四价元素的物质，即原子最外层的轨道上均有四个价电子,所以称它们为4价元素。半导体有：元素半导体：硅（Si）、锗（Ge）等；化合物半导体：砷化镓（GaAs）等第一节．半导体的特性原子结构的简化模

2、型图1.1.1硅或锗的简化原子结构模型图1.1.2硅或锗晶体的共价健结构示意图●本征半导体通常把非常纯净的、几乎不含杂质的且结构完整的半导体晶体称为本征半导体。在T=0K（相当于—273oC）时半导体不导电，如同绝缘体一样。如温度升高，如在室温条件下，将有少数价电子获得足够的能量，以克服共价键的束缚而成为自由电子，其载流子的数量很少（自由电子的数量）导电能力很弱。1.1.1本征半导体束缚电子本征激发空穴、电子对两种载流子：电子与空穴载流子产生与复合动态平衡载流子浓度与T有关图1.1.3本征激发现象在本征半导体中掺入少量的杂质，

3、就会使半导体的导电性能发生显著的改变。根据掺入杂质的化合价的不同，杂质半导体分为:N型半导体和P型半导体两大类。一．N型半导体：在4价硅或锗的晶体中掺入少量的5价杂质元素，如磷，锑，砷等。1.1.2杂质半导体施主杂质、多数载流子（多子）、少数载流子（少子）、电子型半导体（a）（b）图1.1.4N型半导体（a）结构示意图（b）离子和载流子（不计本征激发）受主杂质、多子、少子、空穴型半导体（a）（b）图1.1.5P型半导体（a）结构示意图（b）离子和载流子（不计本征激发）二．P型半导体：在4价硅或锗的晶体中掺入少量的3价杂质元素，

4、如硼，锡，铟等。N半导体、P半导体电中性半导体的特性：1、热敏性2、掺杂性3、光敏性1.2.1PN结及其单向导电性单纯的P型或N型半导体，仅仅是导电能力增强了，因此它还不是电子线路中所需要的半导体器件。若在一块本征半导体上，两边掺入不同的杂质，使一边成为P型半导体，另一边成为N型半导体，则在两种半导体的交界面附近形成一层很薄的特殊导电层——PN结。PN结是构成各种半导体器件的基础。第二节．半导体二极管1.PN结的形成扩散运动、空间电荷区、耗尽层、漂移运动、动态平衡、内建电位差、势垒区或阻挡层（a）（b）图1.2.1PN结的形成

5、（a）载流子的扩散运动（b）平衡状态下的PN结2.PN结的单向导电性原理偏置、正向偏置（正偏）、反向偏置（反偏）正向导通、反向截止（a）（b）图1.2.2外加电压时的PN结（a）正偏（b）反偏PN结正偏时产生较大的正向电流PN结处于导通状态。PN结反偏时产生较小的反向电流，PN结处于截止状态。故PN结具有单向导电性。1.2.2半导体二极管及其基本特性（a）（b）图1.2.3二极管的结构和符号（a）结构示意图（b）符号一、二极管的结构与符号图1.2.4二极管的伏安特性曲线二、二极管（PN结）伏安特性1、正向特性、“死区”、导通

6、电压或开启电压；室温下，硅管的Uon≈0.5V，锗管的Uon≈0.1V。管压降：硅管UD=0.6~0.8V，锗管UD=0.1~0.3V2．反向击穿特性反向特性、反向饱和电流、反向击穿电压。●电击穿：雪崩击穿、齐纳击穿。●热击穿需要特别指出的是，普通二极管的反向击穿电压较高，一般在几十伏到几百伏以上（高反压管可达几千伏）。普通二极管在实际应用中不允许工作在反向击穿区。二极管的伏安特性方程：可近似用PN结的伏安特性方程来表示。理论研究表明，PN结两端电压U与流过PN结的电流I之间的关系为（1.2.1）Isat--反向饱和电

7、流UT=kT/q-温度电压当量，其中k为玻耳兹曼常数，T为绝对温度，q为电子电量。在室温（27℃或300K）时UT≈26mV。三、二极管的主要参数1、最大整流电流IF：指二极管长期工作时，允许通过管子的最大正向平均电流。2、最高反向工作电压UR：3、反向电流IR：指在室温下，在二极管两端加上规定的反向电压时，流过管子的反向电流。IR愈小单向导电性愈好。IR与温度有关（少子运动）4、最高工作频率：fM值主要决定于PN结结电容的大小。结电容愈大，则fM愈低。图1.2.5稳压二极管的电路符号四．稳压二极管利用二极管的反向击穿特性，可

8、将二极管做成一种特殊二极管——稳压二极管。稳压二极管简称稳压管稳压二极管的电路符号如图1.2.5所示稳压二极管参数：稳定电压、稳定电流、动态电阻、额定功耗、稳定电压的温度系数。五、二极管的分类及其选择1．二极管的分类按材料的可分为锗管和硅管；按功能可分为开关管、整流管、稳压管