电子技术及应用第1章

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1、第一编模拟部分第一章半导体器件的特性第二章放大器基础第三章集成运算放大器第四章反馈放大器第五章(模拟)信号运算电路第六章波形发生器第七章功率放大器第一章半导体器件的特性半导体材料、由半导体构成的PN结、二极管结构特性、三极管结构特性及场效应管结构特性。本章主要内容：返回前进1.1半导体（Semiconductor）导电特性根据导电性质把物质分为导体、绝缘体、半导体三大类。而半导体又分为本征半导体、杂质（掺杂）半导体两种。1.1.1本征半导体纯净的、不含杂质的半导体。常用的半导体材料有两种：硅（Si）、锗（Ge）。硅Si（锗Ge）的原子结构如

2、下：这种结构的原子利用共价键构成了本征半导体结构。但在外界激励下，产生电子—空穴对（本征激发），呈现导体的性质。这种稳定的结构使得本征半导体常温下不能导电，呈现绝缘体性质。但在外界激励下，产生电子—空穴对（本征激发），呈现导体的性质。这种稳定的结构使得本征半导体常温下不能导电，呈现绝缘体性质。在外界激励下，产生电子—空穴对（本征激发）。空穴也可移动（邻近电子的依次填充）。在外界激励下，产生电子—空穴对（本征激发）。空穴也可移动（邻近电子的依次填充）。在外界激励下，产生电子—空穴对（本征激发）。空穴也可移动（邻近电子的依次填充）。半导体内部存

3、在两种载流子（可导电的自由电荷）：电子（负电荷）、空穴（正电荷）。在本征半导体中，本征激发产生了电子—空穴对，同时存在电子—空穴对的复合。电子浓度=空穴浓度ni=pi1.1.2杂质半导体在本征半导体中掺入少量的其他特定元素（称为杂质）而形成的半导体。根据掺入杂质的不同，杂质半导体又分为N型半导体和P型半导体。常用的杂质材料有5价元素磷P和3价元素硼B。N型半导体内部存在大量的电子和少量的空穴，电子属于多数载流子（简称多子），空穴属于少数载流子（简称少子）。n≥pN型半导体主要靠电子导电。一.N型半导体（电子型半导体）掺如非金属杂质磷P的半导

4、体。每掺入一个磷原子就相当于向半导体内部注入一个自由电子。P型半导体内部存在大量的空穴和少量的电子，空穴属于多数载流子（简称多子），电子属于少数载流子（简称少子）。p≥nP型半导体主要靠空穴导电。二.P型半导体（空穴型半导体）掺如非金属杂质硼B的半导体。每掺入一个硼原子就相当于向半导体内部注入一个空穴。杂质半导体导电性能主要由多数载流子决定，总体是电中性的，通常只画出其中的杂质离子和等量的多数载流子。杂质半导体的简化表示法1.2PN结（PNJunction）将一块P型半导体和一块N型半导体有机结合在一起，其结合部就叫PN结（该区域具有特殊性

5、质）。一.PN结的形成多子扩散（在PN结合部形成内电场EI）。内电场阻碍多子扩散、利于少子漂移。当扩散与漂移相对平衡，形成PN结。PN结别名：耗尽层、势垒区、电位壁垒、阻挡层、内电场、空间电荷区等。二.PN结性质——单向导电性1.正向导通PN结外加正向电压（正向偏置）——P接+、N接-，形成较大正向电流（正向电阻较小）。如3mA。2.反向截止PN结外加反向电压（反向偏置）——P接-、N接+，形成较小反向电流（反向电阻较大）。如10μA。二.PN结性质——单向导电性正偏电压U=0.7V（Si管）0.2V（Ge管当电压超过某个值（约零点几伏），

6、全部少子参与导电，形成“反向饱和电流IS”。反偏电压最高可达几千伏。1.3半导体二极管（Diode）二极管的主要结构是PN结。1.3二极管用外壳将PN结封闭，引出2根极线，就构成了二极管。一．二极管伏安特性正向电流较大（正向电阻较小），反向电流较小（反向电阻较大）。门限电压（死区电压）Vγ(Si管约为0.5V、Ge管约为0.1V)，反向击穿电压VBR（可高达几千伏）二极管电压电流方程：二．二极管主要参数1.最大整流电流IF2.最高反向工作电压UR3.反向电流IR4.最高工作频率fM由三块半导体构成，分为NPN型和PNP型两种。三极管含有3极

7、、2结、3区。其中发射区高掺杂，基区较薄且低掺杂，集电区一般掺杂。1.4三极管（Transistor）1.4.1三极管结构及符号1.4三极管（Transistor）1.4.2三极管的三种接法（三种组态）三极管在放大电路中有三种接法：共发射极、共基极、共集电极。1.4.3三极管内部载流子传输下面以共发射极NPN管为例分析三极管内部载流子的运动规律，从而得到三极管的放大作用。为保证三极管具有放大作用（直流能量转换为交流能量），三极管电路中必须要有直流电源，并且直流电源的接法必须保证三极管的发射结正偏、集电结反偏。1.4.3三极管内部载流子传输一

8、.发射区向基区发射载流子(电子)IENIBN1.4.3三极管内部载流子传输一.发射区向基区发射载流子(电子)二.电子在基区的疏运输运和复合IBIEICBOICICNIBN1.4.