电子工技术基础知识.ppt

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1、二、电子工技术基础(一)半导体器件1、半导体半导体器件是电子技术的重要组成部分。半导体是指导电能力介于导体和绝缘体之间的材料。硅、锗、硒及大多数金属氧化物和硫化物都属于半导体材料。其中，硅和锗是用得最多的半导体材料。半导体的的导电能力受多种因素的影响。例如：温度升高——导电能力提高——制作热敏元件照度增大——导电能力提高——制作光敏元件杂质含量增加——导电能力提高——制作实用半导体器件(1)本征半导体本征半导体是由单一元素组成的半导体，如硅、锗。当原子最外层有8个电子时，处于相对稳定的状态。硅原子和锗原子的最外层都是只有4个电子，为了保持稳定，相邻原子共用最外层电子形成共价键

2、结构。受到某种能量的激发时，共价键中的电子挣脱出来形成自由电子，并在原来的共价键结构中留下一个空穴。自由电子带负电，带有空穴的原子带正电。自由电子和空穴称为载流子。在半导体材料加上电压时，自由电子挤走邻近原子中的电子形成电子电流，空穴吸引邻近原子中的电子来填补空穴形成空穴电流。电流很小，属于漂移电流。(2)N型半导体和P型半导体本征半导体的导电能力很差。如在本征半导体中掺入微量其他元素，则其导电能力大大提高。掺入少量5价的磷，则在稳定的共价键外多出一个电子。这个电子很容易受到激发成为自由电子，并在原地留下一个正离子。电子为多数载流子，称之为电子半导体或N型半导体。掺入少量3价的硼，

3、则在稳定的共价键外多出一个空穴。这个空穴很容易吸引邻近原子的电子而构成负离子，并产生一个新的空穴。空穴为多数载流子，称之为空穴半导体或P型半导体。2、PN结及其单相导电性多数载流子扩散，产生扩散电流(正向电流)，形成空间电荷区和内电场。内电场使电荷回流并阻止扩散，平衡时形成耗尽区(阻挡层)，并取得动态平衡。正向偏置：阻挡层变薄，内电场减弱，扩散电流增大(含电子电流和空穴电流，亦含少数载流子的电流)，低阻状态，导通。反向偏置：阻挡层变厚，内电场增强，阻挡扩散电流，少数载流子漂移电流增大，高阻状态，截止。(1)PN结形成(2)PN结单相导电性3、半导体二极管(1)结构点接触型：多锗管；

4、功率小、结电容小、高频性能好；多用作开关元件。面接触型：多硅管；功率大、结电容大、工作频率低；多用作整流元件。一个PN结+两条引线+密封管壳。(2)伏安特性反偏：在击穿范围内，反向电流极小，而且基本不变。此一反向电流称为反向饱和电流。当反向电压超过击穿电压时，PN结反向击穿，形成很大的反向电流。正偏：起始部分电流几乎为零；当正向电压超过死区电压(锗管约0.1V、硅管约0.5V)时，二极管开始导通，电流急剧增加，且电流与电压近似成正比，伏安特性近似为直线。导通区域称线性区，是二极管正常工作的区域。正常情况下，锗管的正向导通压降为0.2~0.3V、硅管的为0.6~0.7V。(3)主

5、要技术参数最大整流电流IM二极管长时间工作时，允许流过的最大正向平均电流，是受发热限制的电流。最大反向峰值电压URM二极管不被反向击穿所规定的反向工作峰值电压，约为反向击穿电压的1/31/2。点接触型约数十伏、面接触形达数百伏。最大反向电流IRM二极管施加最大反向峰值电压时的反电流。硅管不超过数微安、锗管为数十至数百微安。电阻直流电阻R=U/I大；交流电阻r=U/I小。应用万用表倍率100或1k欧姆档黑笔接阳极、红笔接阴极，应为数十数百红笔接阳极、黑笔接阴极，应>200k(4)测试(5)应用用作整流、检波、限幅、稳压、开关元件。主要参数：稳定电压UZ，有一

6、定分散性；最大稳定电流IZmax(发热限制)和最小稳定电流IZmin(稳定性限制)；动态电阻rZ=UZ/IZ，越小越好；耗散功率PZ，受发热限制。(6)稳压管经特殊工艺制成的工作在反向击穿状态而不会损坏的面接触型硅二极管。反向特性很陡，可重复工作。击穿前反向电流很小。其反向特性很陡，电流变化很大时只有微小的电压变化，即U很小。4、半导体三极管(1)结构两个结合在一起的PN结+三条电极引线+密封管壳。按结构分平面型(多为硅管)、合金型(多为锗管)。按极性分NPN型(多为硅管)和PNP型(多为锗管)。三极管的三个电极分别称为发射极（E极）、基极(B极)、集电极(C极)。发射

7、极与基极之间的PN结称为发射结、基极与集电极之间的PN结称为集电结。三极管属于双极型半导体器件。①共发射极电路的放大作用(2)特性发射结正偏，形成发射极电流IE。电子在基区复合，形成基极电流IB；大部分电子扩散至集电结。集电结反偏，拉入电子，形成集电极电流IC。少数载流子的漂移电流可忽略不计。关系：IE=IB+ICIBICICIB②输入特性输入特性是UCE=常数时的IBUBE,即三极管也有死区电压。正常工作时，NPN硅管发射结电压UBE为0.6~