模擬電子技術第二章幻燈片

根據物體導電能力(電阻率)的不同，來劃分導體、絕緣體和半導體。導體：容易導電的物體。如：鐵、銅等2.絕緣體：幾乎不導電的物體。如：橡膠等3.半導體：半導體是導電性能介于導體和半導體之間的物體。在一定條件下可導電。半導體的電阻率為10-3～109Ω·cm。典型的半導體有硅Si和鍺Ge以及砷化鎵GaAs等。半導體特點：

在外界能源的作用下，導電性能顯著變化。光敏元件、熱敏元件屬于此類。在純凈半導體內摻入雜質，導電性能顯著增加。二極管、三極管屬于此類。

2.1半導體基礎知識

概念目前一頁\總數二十九頁\編于八點2.1半導體基礎知識2.1.2本征半導體Si硅原子Ge鍺原子本征半導體——化學成分純凈的半導體。它在物理結構上呈單晶體形態(tài)?，F代電子學中，用的最多的半導體是硅和鍺，它們的最外層電子（價電子）都是四個。

目前二頁\總數二十九頁\編于八點2.1半導體基礎知識本征半導體硅和鍺的共價鍵結構+4+4+4+4+4表示除去價電子后的原子共價鍵共用電子對目前三頁\總數二十九頁\編于八點2.1半導體基礎知識本征半導體形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是八個，構成穩(wěn)定結構。共價鍵有很強的結合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為自由電子，因此本征半導體中的自由電子很少，所以本征半導體的導電能力很弱。+4+4+4+4目前四頁\總數二十九頁\編于八點2.1半導體基礎知識雜質半導體在本征半導體中摻入某些微量元素作為雜質，可使半導體的導電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質主要是三價或五價元素。摻入雜質的本征半導體稱為雜質半導體。N型半導體—摻入五價雜質元素（如磷）的半導體。（主要載流子為電子、電子半導體）P型半導體—摻入三價雜質元素（如硼）的半導體。（主要載流子為空穴、空穴半導體）目前五頁\總數二十九頁\編于八點2.1半導體基礎知識2.1.3雜質半導體N型半導體因五價雜質原子中只有四個價電子能與周圍四個半導體原子中的價電子形成共價鍵，而多余的一個價電子因無共價鍵束縛而很容易形成自由電子。在N型半導體中自由電子是多數載流子，它主要由雜質原子提供；空穴是少數載流子,由熱激發(fā)形成。提供自由電子的五價雜質原子因帶正電荷而成為正離子，因此五價雜質原子也稱為施主雜質。目前六頁\總數二十九頁\編于八點多余電子磷原子硅原子SiPSiSi2.1半導體基礎知識

N型半導體2.1.3雜質半導體目前七頁\總數二十九頁\編于八點2.1半導體基礎知識2.1.3雜質半導體P型半導體因三價雜質原子在與硅原子形成共價鍵時，缺少一個價電子而在共價鍵中留下一個空穴。在P型半導體中空穴是多數載流子，它主要由摻雜形成；自由電子是少數載流子，由熱激發(fā)形成?？昭ê苋菀追@電子，使雜質原子成為負離子。三價雜質因而也稱為受主雜質。目前八頁\總數二十九頁\編于八點空穴P型半導體硼原子SiSiSiB硅原子空穴被認為帶一個單位的正電荷，并且可以移動2.1半導體基礎知識2.1.3雜質半導體目前九頁\總數二十九頁\編于八點2.1半導體基礎知識雜質半導體的示意表示法2.1.3雜質半導體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半導體++++++++++++++++++++++++N型半導體目前十頁\總數二十九頁\編于八點2.2PN結的形成及特性

PN結的形成在同一片半導體基片上，分別制造P型半導體和N型半導體，經過載流子的擴散和漂移，在它們的交界面處就形成了PN結。目前十一頁\總數二十九頁\編于八點P型半導體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導體++++++++++++++++++++++++擴散運動內電場E漂移運動空間電荷區(qū)PN結處載流子的運動2.2PN結的形成及特性目前十二頁\總數二十九頁\編于八點漂移運動P型半導體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導體++++++++++++++++++++++++擴散運動內電場E內電場越強，就使漂移運動越強，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。擴散的結果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬。

PN結處載流子的運動2.2PN結的形成及特性目前十三頁\總數二十九頁\編于八點漂移運動P型半導體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導體++++++++++++++++++++++++擴散運動內電場E因此擴散和漂移這一對相反的運動最終達到平衡，相當于兩個區(qū)之間沒有電荷運動，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。PN結處載流子的運動2.2PN結的形成及特性目前十四頁\總數二十九頁\編于八點－－－－++++內電場減弱，使擴散加強，擴散飄移，正向電流大空間電荷區(qū)變薄PN+_正向電流2.2PN結的形成及特性

PN結正向偏置目前十五頁\總數二十九頁\編于八點2.2PN結的形成及特性

PN結反向偏置－－－－++++空間電荷區(qū)變厚NP_++++－－－－內電場加強，使擴散停止，有少量飄移，反向電流很小反向飽和電流很小，A級目前十六頁\總數二十九頁\編于八點2.2PN結的形成及特性

PN結的單向導電性PN結加上正向電壓或正向偏置的意思都是：P區(qū)加正、N區(qū)加負電壓。PN結加正向電壓導通PN結加上反向電壓或反向偏置的意思都是：P區(qū)加負、N區(qū)加正電壓。PN結加反向電壓截止目前十七頁\總數二十九頁\編于八點2.3半導體二極管一、基本結構PNPN符號陽極陰極目前十八頁\總數二十九頁\編于八點二、伏安特性UI導通壓降:硅管0.6~0.7V

鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓U(BR)死區(qū)電壓硅管0.5V,鍺管0.2V。反向漏電流Is（很小，A級）2.3半導體二極管目前十九頁\總數二十九頁\編于八點三、二極管常用模型

1).理想模型

2.恒壓降模型3).折線模型2.3半導體二極管目前二十頁\總數二十九頁\編于八點二極管工作在正向特性的某一小范圍內時，其正向特性可以等效成一個微變電阻。即根據得Q點處的微變電導則常溫下（T=300K）4).小信號模型2.3半導體二極管目前二十一頁\總數二十九頁\編于八點四、二極管的參數(1)最大整流電流IF(2)反向擊穿電壓VBR和最大反向工作電壓VRM(3)反向電流IR(4)正向壓降VF(5)極間電容C2.3半導體二極管目前二十二頁\總數二十九頁\編于八點五、二極管實物圖片2.3半導體二極管目前二十三頁\總數二十九頁\編于八點2.4二極管基本電路及其分析方法例1.二極管為理想二極管：死區(qū)電壓為0，正向壓降為０。RLuiuOuiuott二極管半波整流目前二十四頁\總數二十九頁\編于八點

例２．開關電路電路如圖所示，求AO的電壓值解:先斷開D，以O為基準電位，既O點為0V。則接D陽極的電位為-6V，接陰極的電位為-12V。陽極電位高于陰極電位，D接入時正向導通。導通后，D的壓降等于零，即A點的電位就是D陽極的電位。所以，AO的電壓值為-6V。2.4二極管基本電路及其分析方法目前二十五頁\總數二十九頁\編于八點2.5穩(wěn)壓二極管目前二十六頁\總數二十九頁\編于八點2.5穩(wěn)壓二極管在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流IZ下，所對應的反向工作電壓。(2)動態(tài)電阻rZrZ=VZ/IZ(3)最大耗散功率PZM(4)最大穩(wěn)定工作電流IZmax和最小穩(wěn)定工作電流IZmin(5)穩(wěn)定電壓溫度系數——VZ穩(wěn)壓二極管主要參數動態(tài)電阻愈小，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓性能愈好。穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓VZ在3V—300V之間，正向壓降約為0.6V

目前二十七頁\總數二十九頁\編于八點2.5穩(wěn)壓二極管正常穩(wěn)壓時VO=VZ#