第一章 模拟电子技术基础.ppt

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1、模拟电子技术基础太原理工大学韩晓明（讲师）第0章导言0.1电信号模拟信号：时间和数值上连续的信号数字信号：时间和数值上离散的信号0.2电子信息系统预处理：隔离、滤波、阻抗变换、放大加工：运算、转换、比较预处理和加工统称信号的处理0.3课程的特点一、1、工程性2、实践性二、如何学习第一章、常用半导体器件1.1半导体基础知识半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间如：硅、锗特性：1、导电能力2、热敏性3、光敏性4、掺杂性1.1.1本征半导体定义：纯净的结构完整的半导体。如高纯度的单晶硅（14）和锗（32）均为四价元素。立体图平

2、面图特性：1、绝对零度且无外界激发，不导电。2、温度升高，少数价电子因热激发获得足够的能量，成为自由电子，可以导电。概念：自由电子、空穴、载流子、本征激发本征激发：半导体中共价键分裂产生电子、空穴对的过程。（加热、光、射线照射）载流子复合：自由电子运动过程中能量减少，填补空穴恢复共价键。本征半导体载流子浓度公式为热力学温度，为玻耳兹曼常数，为热力学零度时破坏共价键所需的能量，又称禁带宽度，是与半导体材料载流子有效质量、有效能级密度有关的常量。不同半导体载流子浓度不同，主要由物质的原子结构、有关束缚能力大小有关。1.1.

3、2杂质半导体1、N型半导体（掺入五价元素如砷或磷）电子、空穴、正离子载流子：电子、空穴正离子只带电不移动自由电子数目>空穴数目多子>少子注意:自由电子移去留下的空位不是空穴2、P型半导体掺入三价元素（硼或铟）空穴(多子)>电子(少子)硼负离子、电子、空穴P型半导体：以空穴为主要导电方式的杂质半导体N型半导体：以自由电子为主要导电方式的杂质半导体注意：1、杂质半导体均为电中性2、多子浓度决定于掺入杂质的浓度，少子浓度与温度、光照有关。判断题：1、在N型半导体中多子是电子，电子带负电荷，所以N型半导体带负电荷。2、P型半导

4、体中载流子包括自由电子、空穴、负离子。3、载流子的运动1）扩散运动浓度差----均匀分布2）漂移运动电场作用下，载流子有规则的定向运动1.1.3PN结杂质半导体导电能力大大增强，但并不能直接用来制作元件1、PN结的形成漂移、扩散动态平衡空间电荷区又名耗尽层，电阻无穷大，电流为零2、PN结的单向导电性1）正向偏置内电场0.xV串联R2）反向偏置耗尽层变宽，内电场增强，利于漂移此时，通过PN结的电流主要是少子的飘移，称为PN结的反向电流，但很小，随温度升高而增大3）PN结的伏安特性PN结正向电压时处于低电阻导通状态，反向电

5、压时呈现高电阻截止状态正向时反向时4）PN结的反向击穿齐纳击穿：在高掺杂的情况下，耗尽层宽度很小，不大的反向压降可在耗尽层形成很强的电场，而直接破坏共价键，产生电子-空穴对，使电流急剧增大。雪崩击穿：在低掺杂的情况下，耗尽层宽度很宽，低压降不会产生齐纳击穿。反向电压增大时，内电场使少子加快漂移，撞击共价键中的电子，产生电子-空穴对，新产生的电子-空穴对又去撞击别的价电子，载流子倍增使电流急剧增大。电击穿包括：齐纳击穿和雪崩击穿均为可逆的，可逆条件为：反向电压与电流之积<允许的耗散功率应用例子：稳压管若反向电压与电流之积

6、>允许的耗散功率则热击穿，不可逆5)PN结的电容效应1、势垒电容PN结外加电压时，耗尽层宽度变化，电荷量增加或减少，类似电容充放电2、扩散电容PN结外加电压变化时，少子的数量会发生改变，类似电容充放电上述电容值很小，低频时可忽略，高频时考虑。1.2半导体二极管1、结构a)点接触型b)面接触型c)平面型d)符号2、伏安特性类似于PN结的伏安特性，正向电流减小，反向电流增大Uon：开启电压硅：0.5V锗：0.1V导通电压：硅：0.7V锗：0.2V此时电压电流近似线性3、主要参数1)最大整流电流:最大正向平均电流2)最大反向

7、工作电压:通常取击穿电压的一半3)反向电流:未击穿时的反向电流越小，单向导电性越好4)最高工作频率二极管的图片二极管的图片二极管的图片功率二极管4、等效电路5、微变等效电路6、应用1)限幅2)整流3)计算4)门电路习题1.5电路如图P1.5(a)所示，其输入电压uI1和uI2的波形如图（b）所示，二极管导通电压UD＝0.7V。试画出输出电压uO的波形，并标出幅值1.2.5稳压二极管与普通二极管的区别主要参数:1、稳定电压2、稳定电流3、额定功耗4、动态电阻例1.2.2求R的范围.114~227欧姆1.2.6其他二极管1

8、、发光二极管例1.2.3自己看2、光电二极管1.3双极型晶体管1.3.1三极管的结构和类型1、结构2、作用：放大、开关3、结构上满足：a、发射区掺杂浓度>>集电区掺杂浓度、集电区掺杂浓度>>基区掺杂浓度b、基区必须很薄，一般只有几微米1.3.2电流放大作用1、条件：内部外部：发射结正偏，集电结反偏NPN：Vc>Vb>VePNP：V