模拟电子技术基础第一章节.pptVIP

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 ; 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 ;原子结构的简化模型; ●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。 ;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; 在本征半导体中掺入少量的杂质，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。 1．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。;施主杂质、多数载流子（多子）、少数载流子（少子）、 电子型半导体; 受主杂质、多子、少子、空穴型半导体; 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。 ;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;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 ; 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; ;2．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 Isat--反向饱和电流 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。;1.2.2二极管的主要参数 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。 ;1.3 半导体二极管的基本应用;单相桥式整流电路 ;1．工作原理;2．参数计算;1.3.2　检波电路;1.3.3　限幅电路;1.4　特殊二极管;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。;1．电容效应 二极管除了单向导电性外，还具有电容效应（PN结电容效应），即当其两端电压变化时，其存储的电荷也发生变化，因此就出现充、放电现象。 按产生的原因不同分为势垒电容和扩散电容两种。 （1）势垒电容Cb （2）扩散电容Cd 结电容