模電基礎(chǔ)知識講解

第一講電荷一、正電荷和負電荷初中的時候我們學(xué)習(xí)過的物理和化學(xué)里有有關(guān)自然界中的物質(zhì)的定義是：物質(zhì)由分子組成，分子由原子組成子由原子核和核外電子組成。原子核帶正電，核外電子帶負電。元素的序號就是一個原子中原子核內(nèi)正電荷的數(shù)目電的數(shù)目與核內(nèi)正電荷的數(shù)目相等，正電荷和負電荷相互抵消而呈電中性。所以，正常情況下物質(zhì)是電中性的，即不帶電的。當原子獲得一定的能量后，其核外電子容易擺脫原子核的束縛而掙脫出來，叫做自由電子。任何元素都有其自身的化合價價有表達能夠擺脫原子核束縛的自由電子數(shù)目多少的特征。如，硅原子的序號是14，表示有個核外電子，14個內(nèi)正電荷。但是化合價是4，即可能最多有4個外電子擺脫原子核的束縛而成為自由電子，其余個永遠被原子核束縛，不得掙脫。核外電子在原子核周圍是按層次有規(guī)律的飛旋運轉(zhuǎn)的。正電荷和負電荷有相互吸引的作用，同種電荷有互相排斥的作用。二、物質(zhì)帶電當我們設(shè)法把正電荷和負電荷分開質(zhì)就帶電了。例如，物質(zhì)的一頭帶正電荷頭負電荷。或者我們把某物質(zhì)的某種電荷移走一部分個物質(zhì)就剩下與移走的電荷的反電荷量同，這個物質(zhì)也就帶電了。通常的方法是摩擦起電或感應(yīng)起電或接觸起電。摩擦起電：用絲綢摩擦玻璃棒，玻璃棒上就產(chǎn)生了正電荷。感應(yīng)起電用個帶某種電荷的體近另一個電中性的物體這電中性的物體的異種電荷被帶電物體吸引，靠近帶電物體，同種電荷被排斥到另一頭。接觸起點一個帶電物體接觸一中性的物體電物體所帶的電荷移動一部分到電中性的物體，電中性的物體也帶電了。如果我們把物質(zhì)的某種電荷移走，但是該物質(zhì)能源源不斷的補充這種電荷，這叫電源。

第二講電、電壓、電阻和歐姆定律一、電流電荷的定向移動，形成電流。為什么要加上“定向”呢？因為物質(zhì)里面的電荷是無時無刻的在運動著，但不定向自由運動，就不能形成電流。二、電壓電壓是形成電流的要素一導(dǎo)兩端如果有電壓這導(dǎo)體上就產(chǎn)生了電流上一講談到的電源，有電壓的電源，也有電流的電源，他們是可以相互轉(zhuǎn)換的。三、電阻阻礙電流通過的物體是電阻何有形物質(zhì)都具有電阻的特征是礙電流能力的強弱而已。如銅棒，木棒，水，空氣。任何物質(zhì)都有其特定的電阻率阻是描述一個物質(zhì)單位截面積位度所表現(xiàn)出來的電阻的大小的一個參量如的阻率比鐵的電阻率小銅比鐵更容易導(dǎo)電阻電流的能力也小。四、歐姆定律電流、電壓和電阻三者之間的關(guān)系，稱歐姆定律。電流與電壓成正比，與電阻成反比。如果用I表電流，U表電壓R表示電阻，則其中電流I單位是安培，簡稱安，用A表；有毫安培，用表，簡稱毫安；以及微安培，用表，稱微安。1A=1000mA；1mA=1000uA；另外，電壓U的位是伏特，簡稱伏，用V表；還有毫伏特，用mV表，稱毫伏；以及微伏特，用uV表，簡稱微伏。1V=1000mV；1mV=1000uV；還有電阻，單位是歐姆，簡稱歐，?表；有歐姆，用K?表，簡稱千歐；以及兆歐姆，用?表，簡稱兆歐1M?；1K?；歐姆定律可以描述為的壓與?的阻的比值就是1A的電流。在電子技術(shù)領(lǐng)域，用到千安培、千伏特和毫歐姆等單位的比較少見。

第三講電阻器的認識導(dǎo)線的電阻很小，如長1的銅線器電阻不0.1Ω。而電子技術(shù)中有時需要用到較大的電阻那要很長的導(dǎo)線不但價格貴安裝也不方便所以人們設(shè)法用廉價物質(zhì)通過刻槽的方法制造出電阻器，所需的阻值可以任意刻出來，批量造價不分錢，這就給使用電阻帶來了方便。制造出來的電阻器簡稱電阻。．電阻的符號和表示方法：R1表示電阻的序號是中的第1電阻Ω表示這個電阻的阻值簡為1.2K或1。．電阻的標稱值國際標準標稱電阻采用E24列，即把1-之間的電阻分為不等2份，如：，，1.3，1.51.6，，，2.2，2.7，3.6，4.34.7，5.1，，，，，8.2，；以及上述這些標稱值乘以的次方，包括的1方（10次方（上述數(shù)字本身直1的次方（1M~9.1M．電阻的色環(huán)表示現(xiàn)代電子產(chǎn)品體積較小電上能印刷文字來表示阻值一圈圈不同的顏色來表示參見相關(guān)書籍。．電阻的串聯(lián)

R=R1+12K+1K2Ω可以簡寫為2K，1.2K可簡寫為K2。串聯(lián)電阻總的阻值為若干個電阻的和問答題：）兩個相同的電阻串聯(lián)，總的阻值是？）個很大阻值的電阻和一個很小阻值的電阻串聯(lián)，總阻值由哪一個占主導(dǎo)？．電阻的并聯(lián)并聯(lián)電阻總阻值的倒數(shù)為各電阻倒數(shù)的和=1/+1/=+1/1K2或并聯(lián)電阻總的阻值為若干個電阻的乘積除以若干個電阻的和。問答題：）兩個相同的電阻并聯(lián)，總的阻值是？）個很大阻值的電阻和一個很小阻值的電阻并聯(lián)，總阻值由哪一個占主導(dǎo)？課后可多設(shè)置一些電阻串聯(lián)、并聯(lián)和混合聯(lián)（本文從略）計算以加深印象。

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第四講電容器顧名思義電器就是盛電的容簡稱電容，他是由兩塊平行板相隔一定的距離，引出兩根引線而形成的根據(jù)平行板的積和間距決定這個電容器能盛多少的電就是電荷電容器的大小在一定程度上（如保持一定的電壓時）就是指能盛電荷量的多少。電容器的大小與平行板的面積成正比，與平行板的距離成反比。電容器的符號與他的定義很形象，如下圖，用來示序號，下方0.1uF指的是其容量值的大小。電容器量綱的基本單位是法拉，簡稱法，用表，由于這個量綱表達電容很大，所以電子技術(shù)中不用法拉做單位，而是用微法拉作單位，或者用皮法拉做單位，一個微法拉是-方法拉。一個皮法拉是10方微法拉。微法拉用表示，皮法拉用PF表示。近年來，又相應(yīng)推出了納法拉）和毫法拉mF）做單位。即：1F=1000mF1uF=1000nF1uF=1000000PF電容器上的電荷是被慢慢的充電充進去的個特定容量的電容器充去的電荷數(shù)目越多其端的電壓就越高但是能高于該電容器額定的電壓值每一個電容器除了標注有電容量外，還標注有限制電壓，稱耐壓，普通小容量1uF的耐壓往往在50V以，且不分電壓極性，可以兩端對調(diào)使用；而大容量的（稱電解電容）的耐壓往往達以的，有電壓極性的標注，使用時，我們不能接反。以的大容量電容器往往是鋁電解電容器，還有鉭）電解和鈮（）解電容器，后兩種損耗低漏電小價格高。一般我們見到的電解電容器都是鋁電解電容器。電容器上所加的電壓如果超過限定值，就有爆炸的可能容量越大爆的威力也大，使用時要小心。電解電容器接反時，容量嚴重減小，耐壓大大降低，損耗嚴重。電解電容器的的符號比普通電容器多了個“正”號“正”號的那邊是正極一是負極。如下圖。

圖中63V是定電壓，即耐壓，指外電路只能加入比63V小些的電壓。電容器的主要特性是能通過交流電，而阻擋住直流電。電容器的容量越大，就越能通過頻率高的交流電。所謂交流電是指大小能隨時間變變化的電源叫交流信號每鐘交變的次數(shù)稱為交流電的頻率，單位為赫茲Hz是這個交流電信號每秒交變1000次。

第五講信號一、直流電源1．直流電源典型的直流電源是干電池，還有各種蓄電池，可以用來表示，屬于直流電源的一種，上面長橫線是正極，下面短橫線是負極，用E表，右側(cè)可注明電池的壓，兩個以上相同的電池串聯(lián)稱電池組。還有可以從高壓交流220V轉(zhuǎn)來的電源，廣義的直流電壓源符號為直流電壓源用于向外提供電壓能量便使各種電子電路正確的工作流電壓源在一定的條件下其兩端的電壓是相對穩(wěn)定的。任何電壓源都有其自身內(nèi)阻的特性，一般較小，所以往往在分析計算時被忽略。．直流電流源直流電流源向外提供穩(wěn)定的直流電流，其廣義的符號為所示。

我們認為，電流源的內(nèi)阻一般較大，計算時其內(nèi)阻往往被也忽略。電壓源和電流源之間可以相互轉(zhuǎn)換，可參考相關(guān)書籍，關(guān)于戴維南定理和諾頓定理章節(jié)。二、交流電源交流電源是指正負端隨時間交替變化的電源，一般我們按正弦規(guī)律變化的來分析。注：上“圖”太復(fù)雜，留著以后改版升級后再加，或抽空加。給網(wǎng)站提難題了，勿怪

第五講（二）繼續(xù)0.5V直流電和0.5V有值交流電如果接入相同的電阻，其電阻上產(chǎn)生的熱量相同的。文中，電壓源內(nèi)阻較小時，缺一個“阻”字

第六講半導(dǎo)的基礎(chǔ)知識物質(zhì)導(dǎo)電能力的大小是用導(dǎo)體和絕緣體來表征的導(dǎo)電能力強體導(dǎo)電能力弱；導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)，就稱為半導(dǎo)體；常見的半導(dǎo)體有硅（Si）和鍺（Ge是單質(zhì)半導(dǎo)體；還有化合物半導(dǎo)體砷化鎵GaAs）和磷化鎵（GaP當半導(dǎo)體受熱光雜質(zhì)的影響導(dǎo)電能力急劇上升是和導(dǎo)體緣體有所不同的；完全純凈的且晶格完整（格物質(zhì)結(jié)構(gòu)專有名詞，這里不展開講述）半導(dǎo)體稱本征半導(dǎo)體；本征半導(dǎo)體在絕對0°（然環(huán)境不存在）和無光照的情況下，和絕緣體是相近的，是不導(dǎo)電的；當摻入雜質(zhì)后，導(dǎo)電能力才急劇上升。但是達不到導(dǎo)體的程度；常規(guī)情況下，半導(dǎo)體都是4價。即原的最外層有4個電子。受熱或受光照后，其中的1-4個就會獲得能量脫離原子核的束縛，自由動，能夠?qū)щ姡Q為自由電子，同時出現(xiàn)了1-4個空位，稱為空穴，空穴也是能導(dǎo)電的。叫做熱激發(fā)；當摻入雜質(zhì)后，就破壞了原子結(jié)構(gòu)，摻入5價素，每個原子就多了一個電子，摻入3價元素，每個原子就少了一個電子即多出了一個空穴；我們正是利用摻雜才將半導(dǎo)體制作成為對我們有用的物----雜半導(dǎo)體；當摻入價B子每個原子周圍就比半導(dǎo)體原子少了一個電子半導(dǎo)體整體來說，就出現(xiàn)了一個空位，稱為空穴，這個空穴是帶正電荷的。含有空穴的半導(dǎo)體稱P型導(dǎo)體，空帶電荷是能導(dǎo)電的像影院里的一個空座位挨個往空座位方向移動時，空座位就從這一頭移動到了另一頭，所以說，空穴（帶正電荷）也能導(dǎo)電；當摻入價P子每個原子周圍就比半導(dǎo)體原子多了一個電子半導(dǎo)體整體來說，就多出了一個電子這電子不原子核束縛，可以自由移動導(dǎo)電，稱自由電子電是能導(dǎo)電的。含有自由電子的半導(dǎo)體（這個自由電子與受光和熱激發(fā)出來的自由電子不同，這個是多出來的，沒有空穴與之對應(yīng)）稱為N型導(dǎo)體；自由電子和空穴相遇時，自由電子就可能呆在了空穴的位置，稱為復(fù)合。

第七講的形成關(guān)于上一講到自由電子和穴們以都冠以“載流子承能形成電流的粒子）這個名詞。N型導(dǎo)體中，除了含有因摻入元素（如P）質(zhì)而產(chǎn)生的由電子外，也有空穴，空穴是因為熱激發(fā)而產(chǎn)生的“自由電子空穴對”中的空穴。我們把N型導(dǎo)體中的自由電稱為多數(shù)載流子，把N型導(dǎo)體中的空穴稱為少載流子。同樣的型半導(dǎo)體中，除了含有因摻入3價素（如B）雜質(zhì)而產(chǎn)生的空穴外，也自由電子，自由電子是因為熱激發(fā)而產(chǎn)生的“自由電子空穴對”中的自由電子。我們把P型半導(dǎo)體中的自由電子稱為少數(shù)載流子，把P半導(dǎo)體中的空穴稱為多數(shù)載流子。=========================================================================================================================這一節(jié)講下PN結(jié)形成半導(dǎo)體中，結(jié)形二極管和三極管的最主要的成分，沒有PN結(jié)就沒有半導(dǎo)體在當前現(xiàn)代社會中的廣泛應(yīng)用，包括。當把N型導(dǎo)體和P型導(dǎo)體有機的結(jié)合到一起，就形成了結(jié)注意，是有機的結(jié)合，而不是簡單的拼湊。所謂有機的結(jié)合，是在制造過程中的整體形成，不是簡單的擠壓。例如，一塊N型半導(dǎo)體，本來平均摻雜有P子的，自由電子較空穴相比具多數(shù)，但是總數(shù)少，我們叫做“輕”摻雜，當我們在這塊N型導(dǎo)體的上表的某一定的厚度范圍內(nèi)，如2um，繼摻雜B原，摻雜到一定程度時這2um范內(nèi)的P和B子的數(shù)目相等，這時自由電子和空穴數(shù)量相等并且互相復(fù)合而類似于本征半導(dǎo)體只剩下了因熱激發(fā)而產(chǎn)生的少量電子空穴對基礎(chǔ)上，繼續(xù)摻雜B原，則空穴就多于自由電子了，被改作了P型半導(dǎo)體了（重摻雜這的界處，一邊是N型半導(dǎo)體，自由電子多空穴少；另一邊是P型導(dǎo)體，空穴多自由電子少，那這個的界面就做結(jié)注意了結(jié)僅是一個型導(dǎo)體和型導(dǎo)體的交界面而已這所謂的用平面工所產(chǎn)生的結(jié)還有其他方法也能產(chǎn)生結(jié)如合金法，此處不做描述。正是這個結(jié)給我們后來的電子技術(shù)的發(fā)展，帶來的前所未有的、前的機遇。

第八講PN結(jié)機上一講說N型半導(dǎo)和型導(dǎo)體有機結(jié)合后交面處就叫做PN結(jié)其交界面的情況會是什么樣子的呢？圖示說明。圖中，左邊是P型導(dǎo)體，右邊是N型導(dǎo)體，P型導(dǎo)體布滿了空穴N型半導(dǎo)體布滿了自由電子。物質(zhì)具有從濃度高的向濃度低的方向擴展的能力，一滴紅墨水，滴入一杯清水中，紅墨水就會向清水中滲透，這其實是擴散，最終，這滴紅墨水均勻融入到清水中，形成均勻的淡紅色的水?？昭ê妥杂呻娮右簿哂袛U散的能力，左邊空穴濃度高，右邊空穴濃度低（右邊的空穴圖中沒畫，是由于熱激發(fā)產(chǎn)生的，少量的，左邊的自由電子也是一樣，后面不在描述則左邊的空穴要越過PN結(jié)右邊擴散右的自由電子濃度高左邊自由電子濃度低，則右邊的自由電子要越過PN結(jié)左邊擴散兩者在互相擴散過程中因相遇而消失了則PN結(jié)近的兩邊自由電子和空穴都沒有了。

這時，我們說，結(jié)具有一定的寬度。這個空白區(qū)域有許多名稱，都是可以的）空間電荷區(qū)；2勢壘區(qū)3）盡層等。實際上，空間電荷區(qū)并不是空的，確實是有電荷的，不過那不是空穴和自由電子離

子和負離子，哪兒來的？N型邊摻入的P原子的5價，核內(nèi)5個原子核帶正電，周圍四個電子（不是自由電子，自由電子已經(jīng)因復(fù)合而耗盡）抵消，剩下一個正離子。P型邊摻入的B原的是3核內(nèi)有3個子核帶正電周四個電同上，不是自由電子，自由電子已經(jīng)因復(fù)合而耗盡）抵消，還少一個正離子，即多了一個負離子。因此，可以畫做為：則PN結(jié)由一條線變成了有一定寬了。注意這時耗盡區(qū)里面的正負離子間就產(chǎn)生了一定的電壓（書上說叫電場，那就電場吧內(nèi)建電場。其右邊正左邊負。電場方向。由于擴散、復(fù)合、耗盡（沒了）需要時間（短的很時而言，擴散、復(fù)合、耗盡的還很少，所以，空間電荷區(qū)很窄，正負離子數(shù)還很少，所以，內(nèi)建電場的電壓值還很小，該電場具有阻礙擴散的能力，但，暫時阻礙的力量還很小。因此，左右的空穴和自由電子還要繼續(xù)擴散，有互相擴散就會復(fù)合和耗盡，使空間電荷區(qū)越來越大空電數(shù)目越來越多內(nèi)電場的電壓越來越大阻礙擴散的能力就越來越強。但是兩有少數(shù)載流子建場具有吸引對方少數(shù)載流子的能力，我們稱為漂移，使得耗盡層變窄，正負離子數(shù)目變少，內(nèi)建電場電壓減小。反過來，又加快了擴散運動的進行，又。擴散導(dǎo)致正負離子變多內(nèi)電加大耗盡層變寬阻礙擴散進行加漂移運動；漂移導(dǎo)致正負離子變少內(nèi)電減弱耗盡層變窄阻礙漂移進行加擴散運動；這樣和移運動互相制約互相交叉從而一刻不停耗盡層寬度、

內(nèi)建電場電壓正負離子數(shù)量動態(tài)的維持在一定的量值上。這被稱為動態(tài)平衡。有一點，內(nèi)建電場在常溫下動態(tài)維持在左右。其寬度與摻雜輕重有關(guān)，其正負離子數(shù)量與這結(jié)導(dǎo)體的長寬高有。注意體會：這里的動平衡二的含義。

第九講PN結(jié)單向?qū)щ娦陨匣貢f到結(jié)內(nèi)建電場的方向是從N端向端動態(tài)平衡時大0.65V左由于這個電場的存在會阻止載流子的擴散運動而加強漂移運動，并且最終達到動態(tài)平衡狀態(tài)。設(shè)想一下：當我們設(shè)法削弱該電場時，則載流子的擴散運動將能維持下去，并形成擴散電流。反之：

當我們設(shè)法增強該電場時，則載流子的漂移運動將能維持下去，并形成漂移電流。削弱該電場的方法是在PN結(jié)部加上一個與內(nèi)建電場相反的電壓回路；增加該電場的方法是在PN結(jié)部加上一個與內(nèi)建電場相同的電壓回路；圖示說明：：正向?qū)щ娤妊芯肯峦饨右粋€與內(nèi)建電場相反的電壓，削弱了內(nèi)建電場，加強了擴散運動接壓較低，抵消量小PN結(jié)寬度減小不多，雖然擴散運動大于漂移運動，但是擴散電流還很小。但是，畢竟產(chǎn)生了電流。和原來未加外接電壓相比，雖然有內(nèi)建電場，但達到動態(tài)平衡時是不產(chǎn)生電流的。隨著外加電壓的逐漸增加大強了擴散運動PN寬度越來越窄散電流逐漸加大。

我們把連接的這個外加電壓正端接型導(dǎo)體，負端接N半導(dǎo)體的情況稱為PN結(jié)正向電壓（雖然與內(nèi)建電場反向其外加正向電壓與結(jié)擴散電（面有一部分是相反的漂移電流）作為一個坐標的橫軸和縱軸用描點法得到的曲線稱為PN結(jié)的正向性曲線叫PN結(jié)伏安特性曲線。見下圖。在沒加外部電壓時（如圖，即0V流也為0；在外接電壓很小時（如圖，設(shè)為0.1V生的微小的電流，如10PA（皮安培，10PA=0.01mA較?。ㄈ鐬?.3V產(chǎn)的電，如

（在外接電壓較大時（如圖，設(shè)為0.5V生的較大的電流，如2.5mA；在外接電壓達到內(nèi)建電壓時（如圖，設(shè)為

產(chǎn)生的更大的電流，如10mA-----正向?qū)щ?；一旦外接電壓超過內(nèi)建電壓，產(chǎn)生的電流將迅速加大，容易導(dǎo)N因過電流從而過功耗而損壞。==================================================================================================2：反向截外接一個與內(nèi)建電場相同的電壓，即P端接負端接正，這叫反向連接，這時增加了內(nèi)建電場，PN寬度增大，阻止了擴散運動，加強了漂移運動。當外接電壓較低，增加量小，PN寬度增大不多，但漂移運動大于擴散運動，漂移電流占主導(dǎo)地位同樣的沒加外電壓相比畢竟產(chǎn)生了電流雖然很小。隨著外加電壓的逐漸增加大強了漂移運動結(jié)度越來越寬漂移電流逐漸加大。當外接電壓加大到一定程度時，漂移電流不再增加，維持在一個穩(wěn)定的電流值上。這是為什么呢？

因為漂移電流是由少數(shù)載流子的定向移動形成的，少數(shù)載流子又是哪里來的呢？前文說到少數(shù)載流子是由因熱光的激發(fā)而產(chǎn)生的電子空穴對中的其中之一略的影響少載流子的數(shù)量完全由當前溫度的高低決定加反向電壓達到一定程度所有少數(shù)載流子都參與了形成這個漂移電流，少數(shù)載流子的數(shù)量只要不增加，其電流就是定值不變。我們把連接的這個外加電壓正端接型半導(dǎo)體，負端接型半導(dǎo)體的情況稱為結(jié)的反向向電壓（雖然與內(nèi)建電場同向其外加反向電壓與PN的漂移電流作為一個坐標的橫軸和縱軸采用描點法得到的曲線稱為PN的反向特性曲線也叫PN結(jié)的反向伏安特性曲線見下圖。

在沒加外部電壓時（如圖，即0V流也為0；在外接電壓很小時（如圖，設(shè)0.1V生的微小的電流，如；在外接電壓較小時（如圖，設(shè)為1V生的較小的電流，如100PA；在外接電壓較大時（如圖，2V生的電流卻沒有變大多少，101PA------反向截止；在外接電壓達到內(nèi)建電壓（如圖，設(shè)10V生的電流還是沒有變大多少，如；一旦外接電壓超過某一數(shù)（與具體的單個產(chǎn)品有關(guān)，100V生的電流將迅速加大，這叫做PN結(jié)的擊穿。如果不采取措施，容導(dǎo)致PN擊穿后因過電流從而過功耗而損壞。正向?qū)щ姺聪蚪刂菇凶鰡蜗驅(qū)щ娦?，即結(jié)只有一個方向是導(dǎo)電的！

第十講PN結(jié)參數(shù)及使用要點在生產(chǎn)線上測試時，用探針法，配合晶體管特性圖示儀，可以直觀的看到正向特性曲線和反向特性曲線。經(jīng)測試性能滿足要求的才連接引線和封裝。當把結(jié)個節(jié)點引出兩根引線，并用塑料或玻璃封裝起來，可作為成品出售，這就是傳說中的晶體二極管，簡稱二極管。實質(zhì)上，他內(nèi)部主要就是一個結(jié)標識及符號圖左邊三角形是PN的陽極，也叫正極；右邊豎線是PN結(jié)陰極，也叫負極。二極管主要參數(shù)：正向整電流IF這電流就是前面描述的擴散電流，這個參數(shù)指二極管能夠長期正常穩(wěn)定工作時允許流過的最大電流。有時二極管上流過的電流可能還超過IF電，但是也不損壞，這因為二極管在流過這么大電流后，產(chǎn)生的熱量還沒有促使其溫度PN結(jié)結(jié)溫）超過極限度，接著外電路上的電壓就撤銷結(jié)上電流就休止了（處于降溫狀態(tài)瞬間流過的電流允許超過IF，但接著必需讓二極管處于截止狀態(tài)。反向擊電壓（D二極管負極接正正極接負時能夠承受的最大電壓極管仍處于截止狀態(tài)的極限電壓超這電壓二極管就不再截止了，變?yōu)榉聪驅(qū)朔N向?qū)顟B(tài)叫做PN的擊穿。PN結(jié)的反向擊穿分為齊納擊穿和雪崩擊穿兩，這里不仔細研究，可參閱相關(guān)書籍。一般大于6V的雪崩擊，小于4V的齊納擊穿，在4V-6V范內(nèi)的很確定。二極管反向電壓超限并不一定損壞要限制其反向電流不要過分的大二管擊穿后并不損壞，當反向電壓減小到U（BRD以內(nèi)二極管還是可以恢復(fù)到截止狀態(tài)的。極端情況下，擊穿后不限制電流導(dǎo)致耗散功率過大從而燒壞的情況是有的。最大耗功率二極管能長期正常工作時流過二極管上的電流和二極管兩端的電壓的乘積的最大值。前面我們說二極管流過上的電流允許超過IF但要注意，這是瞬時的，不能長期過限工作。正向電降UD二極管允許的正向最大電壓，也是二極管上正向?qū)〞r的電壓。超過這個電壓會導(dǎo)致二極管上流過的電流超過IF從導(dǎo)致二極管損壞，之所以損壞，還是因過熱引起的。這個電壓參數(shù)是溫度的函數(shù)，溫度每升高°其UD大約上升~2.5mV。現(xiàn)在都大量使用硅材料制作的二極管正電壓降為約左過去若干年所見的鍺二極管為0.2V右。反向飽電流IRD這是前述的漂移電流指外接反向電（擊穿時二極管上流過的電流。這個參數(shù)也是溫度的函數(shù)，溫度每上升10，大約擴大1倍。二極管在直流電源中擔任著不可或缺的主要角色。重點提示：關(guān)于二極管的損壞二管過流過壓，并不一定損壞，但二極管過流或過壓容易損壞，因為過流或過壓就容易過功耗是過壓限制電流或過流限制時間都能保證二極管不損壞極管只要損壞，都是因為過流或過壓后結(jié)過功耗導(dǎo)致結(jié)溫過高而燒壞的。

與電源連接時如電源的內(nèi)阻小并直接連接了保證長期穩(wěn)定的工作要串聯(lián)一個電阻，以限制流過二極管的電流。按圖實驗一下：下圖中圓圈內(nèi)有叉號的是燈泡。觀察的結(jié)果有何不同？

第十一講

三極管的結(jié)構(gòu)顧名思義三管三個電極，與極管相比一個電極，那個電極是怎么引出來的呢？另外，三極管起到什么作用呢？在制造二極管時，制作出一個結(jié)在這個基礎(chǔ)上，再制造一個半導(dǎo)體區(qū)，形成三個半導(dǎo)體區(qū)，并且P區(qū)N區(qū)互間隔，引出電極，如下圖。分別稱為NPN三極管和型極管。左邊是NPN三管，右邊是PNP極管三層半導(dǎo)體組成的是兩個PN結(jié)，即一個三管內(nèi)部包含兩個結(jié)等效結(jié)構(gòu)圖如下圖所

示。上面兩三極管示意圖中都包含兩個二極管個圖中左邊的二極管與右邊的二極管有何區(qū)別呢？左邊和右邊的兩個二極管能否對調(diào)使用呢？這還要從內(nèi)部結(jié)構(gòu)說起下面的結(jié)構(gòu)示意圖。PN結(jié)制造其實就是設(shè)法按規(guī)定摻入雜質(zhì)，以NPN為，先是N型底，在其上擴散B原子，產(chǎn)生一層型導(dǎo)體，再在這個P半導(dǎo)體上擴散P原子，產(chǎn)生N型導(dǎo)體，注意一點，最后這層N型導(dǎo)體摻雜的P原很重，導(dǎo)致前一層P型半導(dǎo)體被擠壓得很薄，這樣，就產(chǎn)生了兩個結(jié)如圖所示，圖中的兩條弧線就是兩個PN結(jié)其中，襯底的N型導(dǎo)體參雜濃度最低，做集電極用，中間P型導(dǎo)體摻雜濃度次之，且

很薄，做基極用，最上邊型導(dǎo)體參雜濃度最高，做發(fā)射極用。集電極、基極、發(fā)射極分別用C、B、字符來表示。因此，由于摻雜濃度的不同，N型底半導(dǎo)體和③摻子產(chǎn)生N半導(dǎo)體不能對調(diào)使用，即發(fā)射極和集電極不能對調(diào)使用。由此可見，三極管有三個半導(dǎo)體區(qū)，命名為：發(fā)射區(qū)摻濃度高：基區(qū)摻濃度次之，且?。杭妳^(qū)摻濃度最低，但體積最大（有些書上說面積）在三極管的三個區(qū)域上引出電極，分別命名為：發(fā)射極用發(fā)射載流子：基極B控發(fā)射的載流子：集電極收發(fā)射的載流子下一節(jié)三極管機理討論之三極管內(nèi)包含兩個結(jié)稱為：發(fā)射結(jié)EB：集電結(jié)

第十二三極管工機理三極管工作時需要外加特定的壓要求發(fā)射結(jié)外加正向電壓即發(fā)射結(jié)的P端+，N端-集電結(jié)的端-N端加，以型極管為例，其外加電壓的情況如下圖注意圖中，情況分析如下左邊是發(fā)射區(qū)，是N型半導(dǎo)體，摻雜最重，因此有很多的自由電，便于發(fā)射載流子；中間基區(qū)，是P型導(dǎo)體，摻雜較輕，有部分空穴，且寬度較窄，使發(fā)射區(qū)發(fā)射過來的載流子很容易越過基區(qū)到達集電區(qū)；右邊是集電區(qū)，是N型導(dǎo)體，雜最輕，但容積很大，便于收集載流子。在發(fā)射區(qū)和基區(qū)交界處是發(fā)射結(jié)結(jié)基和集電區(qū)交界處是集電結(jié)也P結(jié)圖下是組源VBE和VCB暫不考慮電壓的大小，只關(guān)心電壓的方向。其工作情況描述先撇開右半部分不看，見下圖

這就是前面描述的二極管外加正向電壓的情況，可以參考二極管一節(jié)的外加正向電壓分析，這里大部分與之相同的如擴散、復(fù)合、形成電流等內(nèi)容從略。不過，也有不同之處，就是摻雜輕重的區(qū)別和容積大小的區(qū)別，這就是說，復(fù)合掉的數(shù)量很少，形成的基極電流I（目前看也是發(fā)射極電流前認一重的念就發(fā)區(qū)正向壓使擴過來多載子自由子果能復(fù)掉話在區(qū)將為區(qū)少載子。有點不哪區(qū)都因激而生少載子存。此時對左邊部分暫告一段落，再看下右邊部分，見下圖這是外加反向電壓的結(jié)由二極管一節(jié)可知，結(jié)加反向電壓有利于少數(shù)載流子的

漂移運動，形成極小的飽和電流。現(xiàn)在我們再把第一幅的這個圖復(fù)制下來看一下發(fā)射結(jié)外加正向集電結(jié)外加反向電壓的情況。從圖上看意箭頭社區(qū)的右7自由電（多數(shù)載流子VBE正向電壓驅(qū)使下，向右邊作擴散運動同，基區(qū)最左個空穴（多數(shù)載流子）也V正向電壓驅(qū)使下，向左邊作擴散運動，因與左邊來7自由電子中的個相遇而復(fù)合（掉邊剛運動的還剩下4個自由電子將繼續(xù)向右邊擴散從而到達基區(qū)個由電子在基區(qū)就屬于少數(shù)載流子，受外加反向電壓VCB的使，作漂移運動，將繼續(xù)向右邊移動，直到越過集電結(jié)到達集電區(qū)形成集電極電流。這是第一批載流子運動的概貌我們分析下形成電流的因素：發(fā)射區(qū)個自由電子向右運動，形成發(fā)射極電流，方向與自由電子（帶負電荷）運動方向相反；而基區(qū)3個空穴在向左移動，形成基極電流，其方向與空穴（帶正電荷）方向相同；剩4自由電子繼續(xù)向右運動，形成集電極電流，其方向與自由電子（帶負電荷）運動方向相反。因此，IE=IC且IC>（實際情況是遠大于）以上分析都說明什么問題呢？發(fā)射區(qū)發(fā)射出大量的多數(shù)載流子形成發(fā)射極電流IE，被基區(qū)多數(shù)載流子復(fù)合掉一小分形成基極電流IB，余的一大部分到達基形基區(qū)量的少數(shù)載流子，又被集電區(qū)所收集形成集電極電流IC。由此，我們再進一步總結(jié)一下：發(fā)射極電流IE最，集電極電流IC次，僅比發(fā)射極電小一個基極電流，基極電流IB小，相對于IC來約為%左右，合格的一般為。需要說明的是，一旦管子制造成功，這個百分比將被固定，基本不受電流大小所改變。從另一個方面來說可以理解為用微小的基極電流可以控制集電極較大的電流就所

謂的電流放大?？刂颇芰褪请娏鞣糯蟊稊?shù)，用β表。即β/一般三極管的β在0~500的范圍內(nèi)。配合IE=IC+IB，們稱為三極管的電流分配關(guān)系，即三極管的電流分配關(guān)系是①IE=IC+IBβ=IC/IB

三極管有兩種類型：NPN型：型三極管NPN型型的對應(yīng)符號圖是：

第十三三極管的性曲線三極管的特性曲線是描述三極管各項參數(shù)的依據(jù)去極管在出廠時都有一個特性曲線與之對應(yīng)，從其特性曲線上可以大致看出其各項參數(shù)指標?，F(xiàn)代，這項工作都被省略了。下圖一個隨機的三極管特性曲線，我們按照該隨機特性曲線描述其晶體管特性。三極管的特性曲線可以從晶體管特性圖示儀（好貴重的儀器）上顯示出來。圖中橫軸U是一講的結(jié)構(gòu)示意圖中UCB和UBE二者疊加，即U=U+UBE。圖中縱軸I是流過三極管的集電極電流。圖中的每一條曲線代表一個基極電流IB值實際上應(yīng)該是密密麻麻的，只是選擇4個做典型顯示出來。以下關(guān)于組合字符除首字符外其后跟的若干字符均為下標，文中不再加以下標顯示。直流電流放大倍數(shù)β的述直流電流放大倍數(shù)β是特性曲線區(qū)任一點對應(yīng)的IC電和IB流之比。如A點，IC=2.9mA，IB=30A則其直流電流放大倍數(shù)βmAμA；而，IC=4.5mAIB=45μA則其直流電流放大倍數(shù)βmA/45μA=100可見。選擇不同的點，其直流電流放大倍數(shù)β也不盡相同。我們來感覺下點D_CIC=1.5mA，IB=30μA，則其直流電流放大倍數(shù)β=IC/IB=1.5μA=50；D點，μA則其直流電流放大倍數(shù)β=IC/IB=0.05mA/0A∞；可見選擇的點的位置不同，其得到的三極管的參數(shù)也不同，如β為5，，100∞等。其中D點計算結(jié)果∞是錯誤的，接下來會有所深入討論。這各個點如、BD，就

稱為靜態(tài)工作點，用來示Q是靜態(tài)工作點的含義。在ABCD四點，顯然兩點擇的比較合適，具有較大直流電流放大倍數(shù)，而選擇的不合適。要想選擇相應(yīng)的點需要兩條件，一是所加的電壓U，是確定基極電流IB，待后續(xù)討論。晶體管的四個工作區(qū)域三極管直流電流放大倍數(shù)反映的是給定一個較小的基極電流IB，獲得較大的集電極電流IC。我們說上面的A、B選得合適，是因為其還具有較大的直流電流放大倍數(shù)，如果點擇的不當，則直流電流放大倍數(shù)較小，如點甚至輸入一個特定的基極電流，反映出來的集電極電流無規(guī)律可尋，如D點這就涉及到三極管的工作區(qū)域問題們把下圖左邊的區(qū)域稱飽和區(qū)下面的一段區(qū)域稱截止區(qū)，把右上區(qū)域稱擊穿區(qū)。把圖中三條紅線圍起來的區(qū)域稱放大區(qū)。飽和區(qū)的特點：反映出的直流電流放大系數(shù)較小電較低，往往小于，隨著外加的化，分別有深度飽和區(qū)飽和區(qū)和臨界飽和區(qū)界飽和是那條通上右上的那條紅色直線上的各點，深度飽和是很，淺飽和區(qū)介于深度飽和和臨界飽和之間的點，飽和時

電壓稱飽和電壓，用UCES表，一般。截止區(qū)的特點：_是IB0IC，時IC隨的變化不呈線性變化≠，即使IB=0≠0這是因為三極管內(nèi)部BC結(jié)數(shù)載流子作漂移運動產(chǎn)生的電流ICBO二極管的漏電流，反映到三極管CE間，稱基極開路集電極和發(fā)射極之間的飽和漏電，簡稱漏電流，也叫穿透電流，用表。擊穿區(qū)的特點：當UCE很時，其集電電流IC不保持恒，而是很快的的變大。這時的IC也不再隨著的化而線性變化是隨UCE電的變高而迅速變大時如果不加以限制其電流的增大，容易損壞三極管，造成永久性擊穿（損壞放大區(qū)是研究模擬電子技術(shù)應(yīng)用的主要區(qū)域，介于三根紅色線條所圍起來的那個中間區(qū)域，這個區(qū)域的特點是IC隨IB的變化而線性變化，或者說集電極電流I受基極電流IB所控制，而與集電極到發(fā)射極之間的電壓無關(guān)，三極管要想正常處于放大狀態(tài)必須工作在這個區(qū)域，這是我們要研究的重點。

第十四講三管基本放大電路演變關(guān)于三極管的一些主要參數(shù)可參見相關(guān)書籍。這里給出一些三極管的參數(shù)名詞：直流電流放大系數(shù)（或叫靜態(tài)電流放大系數(shù)，放大系數(shù)也叫放大倍數(shù)，意符號β的上方有上劃線。描述的是集電極電流和基極電流的比值，在放大區(qū)內(nèi)近似為常數(shù)，大約在20~400范內(nèi)