电子技术教案试卷.docVIP

1.1 半导体基础知识 1. 本征半导体及其特点　　纯净的半导体称为本征半导体。在热“激发”条件下，本征半导体中的电子和空穴是成对产生的；当电子和空穴相遇“复合”时，也成对消失；电子和空穴都是载流子；温度越高，“电子—空穴”对越多；在室温下，“电子—空穴”对少，故电阻率大。 2. 掺杂半导体及其特点（ 1 ） N 型半导体：在本征硅或锗中掺入适量五价元素形成 N 型半导体， N 型半导体中电子为多子，空穴为少子；电子的数目（掺杂 + 热激发） = 空穴的数目（热激发） + 正粒子数；半导体对外仍呈电中性。（ 2 ） P 型半导体：在本征硅或锗中掺入适量三价元素，形成 P 型半导体，其空穴为多子，电子为少子；空穴的数目（掺杂 + 热激发） = 电子的数目（热激发） + 负粒子数；对外呈电中性。在本征半导体中，掺入适量杂质元素，就可以形成大量的多子，所以掺杂半导体的电阻率小，导电能力强。　　当 N 型半导体中再掺入更高密度的三价杂质元素，可转型为 P 型半导体；反之， P 型半导体也可通过掺入足够的五价元素而转型为 N 型半导体。 3. 半导体中的两种电流（ 1 ）漂移电流：在电场作用下，载流子定向运动所形成的电流则称为漂移电流。（ 2 ）扩散电流：同一种载流子从浓度高处向浓度低处扩散所形成的电流为扩散电流。 4. PN 结的形成　　通过一定的工艺，在同一块半导体基片的一边掺杂成 P 型，另一边掺杂成 N 型， P 型和 N 型的交界面处会形成 PN 结。　　P 区和 N 区中的载流子存在一定的浓度差，浓度差使多子向另一边扩散，从而产生了空间电荷和内电场；内电场将阻多子止扩散而促进少子漂移；当扩散与漂移达到动态平衡时，交界面上就会形成稳定的空间电荷层（或势垒区、耗尽层），即 PN 结形成。 5. PN 结的单向导电性　　PN 结正向偏置时，空间电荷层变窄，内电场变弱，扩散大于漂移，正向电流很大（多子扩散形成）， PN 结呈现为低电阻，称为正向导通。正向压降很小，且随温度上升而减小。　　PN 结反向偏置时，空间电荷层变宽，内电场增强，漂移大于扩散，反向电??很小（少子漂移形成）， PN 结呈现为高电阻，称为反向截止。反偏电压在一定范围内，反向电流基本不变（也称为反向饱和电流），且随温度上升而增大。 6. PN 结的电容特性（1）势垒电容CB：当外加在PN结两端的电压发生变化时，空间电荷层中的电荷量会发生变化，这一现象是一种电容效应，称为势垒电容。CB是非线性电容。（2）扩散电容CD：当PN结正向偏置时，多子扩散到对方区域后，在PN结边界附近有积累，并会有一定的浓度梯度。积累的电荷量也会随外加电压变化，引起电容效应，称为扩散电容。CD也是非线性电容。 1.2 半导体二极管1. 二极管的结构及类型????半导体二极管就是一个封装的PN结。????半导体二极管的类型????（1）按使用的半导体材料不同可分为硅管和锗管；????（2）按结构形式不同可分为平面型和点接触型两种。通常，平面型的结面积较大，结电容也较大，适用于低频、大电流的电路；点接触型结面积小，结电容也小，适用于高频、小电流的电路。 2. 二极管的伏安特性及主要参数（1）伏安特性表达式????二极管是一个非线性器件，其伏安特性的数学表达式为 ????????????????????????????????????????????????????????当，且时，；????????????当，且时，。????在室温下，。????由此可看出二极管具有单向导电的特性。（2）伏安特性曲线????二极管的伏安特性曲线如图 1.1所示。  ? 图 1.1 二极管的伏安特性曲线 ????正向特性：小于死区电压（硅管是0.5V，锗管是0.1V）时，。正向部分的开始阶段电流增加的比较慢。在电流比较大时，二极管两端的电压随电流变化很小，称为导通电压（硅管：0.7V，锗管：0.3V）。?????????? ????反向特性：当反向电压，且小于时，，反向饱和电流很小。当反向电压的绝对值达到后，反向电流会突然增大，二极管反向击穿。击穿后，当反向电流在很大范围内变化时，二极管两端的电压几乎不变，击穿后的反向特性有稳压性。????击穿电压低于4伏的击穿主要是齐纳击穿；击穿电压大于6伏的击穿为雪崩击穿；击穿电压介于4伏与6伏之间时，两种击穿都可能发生，也可能同时发生。????二极管发生反向击穿时，如果回路中的限流电阻能将反向电流限制在允许的范围内，二极管不会损坏。当反向电压降低后，管子仍可以恢复到原来的状态，这就是电击穿。如果限流电阻太小，使反向电流超过其允许值，则二极管会发生热击穿，造成永久性损坏。（3）