- 1、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。。
- 2、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 3、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
- 4、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
- 5、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们。
- 6、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
- 7、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
查看更多
计算机电路基础第章
第 5 章 半 导 体 器 件 5.1 半导体基本知识 5.2 半 导 体 二 极 管 5.3 半 导 体 三 极 管 5.4 场 效 应 管 半导体器件是20世纪中叶发展起来的新型电子器件,是构成计算机电路等现代电子设备的基本元件。本章将分别介绍半导体二极管、三极管、场效应管的结构特点、工作原理和特性参数。 5.1 半导体基本知识 1.半导体的原子结构 导电性能介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。硅和锗都是制作二极管、三极管和集成电路的半导体材料。它们都是4价元素,即每个原子的最外层轨道上有4个价电子,每个价电子都与相邻原子的一个价电子形成共价键,为两个原子所共有,从而形成一种稳定的原子结构,如图5.1所示。 纯净的半导体晶体称为本征半导体。在室温下,本征半导体中有少数价电子挣脱共价键的束缚成为“自由电子”,并且在原来共价键处留下一个空位,这个空位称为“空穴”。空穴一出现,附近的价电子很容易被吸引过来填充,这样又形成了新的空穴。从整体上看空穴也在运动。自由电子带负电荷,空穴带正电荷。通常将可运动的带电粒子称为“载流子”,自由电子和空穴都是载流子。载流子的运动将形成电流。 2. P型半导体和N型半导体 在本征半导体中加入3价元素, 如硼、铝等,会使半导体内部的空穴数量大大增加,它的导电能力也将大大增强,而且主要是由空穴的运动形成电流,所以空穴是多数载流子。当然还有少量的自由电子参加导电,所以自由电子是少数载流子。因为空穴是带正电的,所以将这类的掺杂半导体称为正极性半导体,简称P型半导体。 在本征半导体中加入5价元素,如磷、锑等,会使半导体内部的自由电子数量大大增加,它的导电能力也将大大增强,而且主要是由自由电子的运动形成电流,所以自由电子是多数载流子。当然还有少数空穴参加导电,所以空穴是少数载流子。由于自由电子是带负电荷的,所以将这类的掺杂半导体称为负极性半导体,简称N型半导体。 3. PN结及其单向导电性 图5.2所示的就是这样的一块半导体,它的右边是N型区,左边是P型区。 如果给PN结加上正向偏压,使P区电位高于N区电位,如图5.3所示,这时外电场的方向与内电场方向相反,外电场消弱内电场。 如果给PN结加反偏电压,如图5.4所示,P区电位低于N区电位,这时外电场的方向与内电场的方向相同,外电场加强了内电场,P区的空穴和N区的电子更不可能穿过PN结,在PN结中没有电荷流动,也就是说不能形成电流。 5.2 半 导 体 二 极 管 1.二极管的结构与符号 二极管是最基本的半导体器件,从本质上说它就是一个PN结。从PN结的P区和N区各引出一根电极,再将它用玻璃、塑料或金属外壳封装起来,就构成了一只二极管。二极管的符号如图5.5所示,电流的方向只能按箭头的方向流动。 2.二极管的伏安特性 图5.6 所示为二极管的伏安特性曲线,它描述了二极管两端电压和流过二极管电流之间的关系。 从曲线中可以看出,当正向电压很小时,二极管并不能导通,如果是硅二极管,要在外电压超过0 .5V之后,才开始导通。在正向电压超过导通电压Uon=0.5V之后,电流随电压的增大快速增大。在二极管充分导通时,正向电压只在0.7V左右。 如果是锗二极管,则导通电压为0.2V左右。充分导通时正向电压只有0.3V左右。当给二极管加反向电压时,反向电流极小,但当反向电压增大到某一值时,反向电流会突然增大,有可能烧坏二极管,这一现象称为反向击穿。 3.二极管的主要参数 二极管的主要参数如下。 ① 最大正向电流IF:指允许通过的最大电流。 ② 反向击穿电压URB:指二极管被反向击穿时,对其施加的反向电压。 ③ 反向电流IR:理想二极管的反向电流为零。反向电流大的二极管单向导电性差。 ④ 最高工作频率FT:当电路的工作频率超过FT时,二极管失去单向导电性。 4.二极管应用举例 【例5.1】二极管构成门电路如图5.7所示 5.3 半 导 体 三 极 管 三极管是电子电路中重要的一种半导体器件,在模拟电路中常用于对电压信号进行放大或组成振荡器等。在数字电路中,开关三极管作为一种开关器件使用。 1.半导体三极管的结构及其符号 半导体三极管是由两个对称的PN结构成的。图5.8 所示为NPN型三极管结构示意图和符号。 2.三极管的放大原理 (1) 放大的外部条件 给三极管的发射结加上正向电压,给集电结加上反向电压,这是三极管能够实现电流放大的外部条件,如图5.9所示。 (2) 放大原理 ① 发射区向基区发
文档评论(0)