1、電子技術課程：電子技術課程：模擬電子技術：模擬電子技術：數字電子技術：數字電子技術：以放大電路分析為主，重在分析電路以放大電路分析為主，重在分析電路的外部特性，例如放大倍數，輸入輸的外部特性，例如放大倍數，輸入輸出阻抗等出阻抗等以門電路和觸發器為基本，重在分以門電路和觸發器為基本，重在分析組合邏輯電路和時序邏輯電路的析組合邏輯電路和時序邏輯電路的功能功能學習方法：抓住電路的宏觀特征學習方法：抓住電路的宏觀特征半導體具有不同于其它物質的特點。例如：半導體具有不同于其它物質的特點。例如： 當受外界熱和光作用時，導電能力明顯當受外界熱和光作用時，導電能力明顯變化。變化。 往純凈的半導體中摻入某些雜質

2、，導電往純凈的半導體中摻入某些雜質，導電能力明顯改變。能力明顯改變。9.1 半導體的導電特性半導體的導電特性依照導電性能，可以把材料分為依照導電性能，可以把材料分為導體導體、絕緣體絕緣體和和半導體半導體。導體有良好的導電能力，常見的有銅、鋁等金屬材料；導體有良好的導電能力，常見的有銅、鋁等金屬材料； 絕緣體基本上不能導電，常見的有玻璃、陶瓷等材料；絕緣體基本上不能導電，常見的有玻璃、陶瓷等材料； 半導體的導電性能介于導體和絕緣體之間，常見的有硅半導體的導電性能介于導體和絕緣體之間，常見的有硅(Si)、鍺、鍺(Ge)、砷化鎵、砷化鎵(GaAs)等材料。等材料。9.1.1 本征半導體本征半導體一、

3、本征半導體的結構特點一、本征半導體的結構特點Si用的最多的半導體是硅和鍺，它們的最外層電子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。（價電子）都是四個。本征半導體：完全純凈本征半導體：完全純凈的、晶體結構的半導體。的、晶體結構的半導體。共價鍵：共共價鍵：共用電子對用電子對+4+4+4+4+4+4表示除表示除去價電子去價電子后的原子后的原子形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是八個，形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是八個，構成穩定結構。構成穩定結構。束縛電子束縛電子在熱力學溫度零度和沒有外界激發時在熱力學溫度零度和沒有外界激發時,本征半導本征半導體不導電。體不導電。+4+4+

4、4+4+4+4+4+4+4自由電子自由電子空空穴穴復合復合在常溫下自由電子和空穴的形成在常溫下自由電子和空穴的形成成對出現成對出現成對消失成對消失+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴導電的空穴導電的實質是共價實質是共價鍵中的束縛鍵中的束縛電子依次填電子依次填補空穴形成補空穴形成電流。電流。空穴移動方向空穴移動方向 電子移動方向電子移動方向 價電子填補空穴價電子填補空穴自由電子能導電自由電子能導電空穴能導電空穴能導電半導體中半導體中兩種載流子兩種載流子:自由電子和空穴自由電子和空穴本征半導體的導電能力本征半導體的導電能力取決于載流子的濃度。取決于載流子的濃度。9.1.2 N半導體和半導體和P

5、型半導體型半導體在本征半導體中摻入某些在本征半導體中摻入某些微量的雜質微量的雜質，就會，就會使半導體的導電性能發生顯著變化。其原因是摻使半導體的導電性能發生顯著變化。其原因是摻雜半導體的某種雜半導體的某種載流子濃度大大增加。載流子濃度大大增加。P 型半導體：型半導體：空穴濃度大大增加的雜質半導體。空穴濃度大大增加的雜質半導體。N 型半導體：型半導體：自由電子濃度大大增加的雜質半導體。自由電子濃度大大增加的雜質半導體。+4+4+4+4+4+4+4+41 . N 型半導體型半導體在硅或鍺的晶體中在硅或鍺的晶體中摻入少量五價元素摻入少量五價元素磷原子磷原子+4+5多余價電子多余價電子自由電子自由電子

6、正離子正離子N 型半導體中的載流子型半導體中的載流子: :1 1、自由電子。、自由電子。2 2、空穴。、空穴。多數載流子多數載流子少數載流子少數載流子 N 型半導體結構示意圖型半導體結構示意圖少數載流子少數載流子多數載流子多數載流子正離子正離子在在N型半導中型半導中,電子是多數載流子電子是多數載流子, 空穴是少數載流子。空穴是少數載流子。+4+4+4+4+4+4+4空穴空穴2. P型半導體型半導體在硅或鍺的晶體中在硅或鍺的晶體中 摻入少量的三價元摻入少量的三價元 素素, 形成形成P 型半導體型半導體 +4+4硼原子硼原子填補空位填補空位+3負離子負離子P 型半導體中的載流子是型半導體中的載流子

7、是: :1 1、自由電子。、自由電子。2 2、空穴。、空穴。多數載流子多數載流子少數載流子少數載流子 P 型半導體結構示意圖型半導體結構示意圖電子是少數載流子電子是少數載流子負離子負離子空穴是多數載流子空穴是多數載流子P型半導體型半導體N型半導體型半導體+擴散運動擴散運動內電場內電場E漂移運動漂移運動空間電荷區空間電荷區PN結結9.1.3 PN9.1.3 PN結及其單向導電性結及其單向導電性內電場阻止擴散內電場阻止擴散，有利于漂移，有利于漂移1. PN 結正向偏置結正向偏置_PN 結加正向電壓、正向偏置結加正向電壓、正向偏置： P 區加正、區加正、N 區加負電壓區加負電壓內電場方向內電場方向E

8、RIP 區區N 區區空間電荷區變窄空間電荷區變窄 內電場被削弱，多子內電場被削弱，多子的擴散加強能夠形成的擴散加強能夠形成較大的擴散電流。較大的擴散電流。二、二、PN結的單向導電性結的單向導電性P 區區N 區區內電場方向內電場方向ER空間電荷區變寬空間電荷區變寬 外電場方向外電場方向IR2. 2. 外加反向電壓外加反向電壓外電場驅使空間電荷區兩側的空穴和自由電子移走外電場驅使空間電荷區兩側的空穴和自由電子移走少數載流子越過少數載流子越過PN結結形成很小的反向電流形成很小的反向電流 多數載流子的擴散運動難于進行多數載流子的擴散運動難于進行伏安特性伏安特性PN結的單向結的單向導電性！導電性！一、基

9、本結構一、基本結構PN 結加上管殼和引線，就成為半導體二極管。結加上管殼和引線，就成為半導體二極管。引線引線外殼線外殼線觸絲線觸絲線基片基片點接觸型點接觸型PN結結面接觸型面接觸型PN二極管符號：二極管符號：9.2 半導體二極管半導體二極管600400200 0.1 0.200.4 0.850100I / mAU / V正向特性正向特性反向擊反向擊穿特性穿特性硅管的伏安特性硅管的伏安特性反向特性反向特性死區電壓死區電壓I / mAU / V0.40.8 40 802460.10.2鍺管的伏安特性鍺管的伏安特性正向特性正向特性反向特性反向特性0 二、伏安特性二、伏安特性導通壓降導通壓降: : 硅

10、硅管管0.60.7V導通壓降導通壓降: :鍺管鍺管0.20.3V3. 反向峰值電流反向峰值電流 IRM1. 最大整流電流最大整流電流 IOM：最大正向平均電流：最大正向平均電流2. 反向工作峰值電壓反向工作峰值電壓URWM理想二極管：死區電壓理想二極管：死區電壓=0 ，正向壓降，正向壓降=0RLuiuouiuott例例1：二極管半波整流：二極管半波整流D3VRuiuouRuD 例例2：下圖是：下圖是二極管二極管限幅電路，限幅電路，D為理想二極管，為理想二極管， ui = 6 sin t V, E= 3V,試畫出試畫出 uo波形波形 。 t t ui / V Vuo /V63300 2 2 6例

11、例3：下圖中，已知：下圖中，已知VA=3V， VB=0V， DA 、DB為為鍺管鍺管(導通壓降導通壓降0.3V )，求輸出端，求輸出端Y的電位的電位, 并說明并說明二二極管的極管的作用。作用。 解：解： DA優先導通，則優先導通，則VY=30.3=2.7VDA導通后導通后, DB因反偏而截止因反偏而截止,起隔離作用起隔離作用, DA起鉗位作用起鉗位作用,將將Y端的電位鉗制在端的電位鉗制在+2.7V。 DA 12VYABDBR 9.3 穩壓二極管穩壓二極管+-穩壓二極管的參數穩壓二極管的參數:（1）穩定電壓穩定電壓 UZ（2）動態電阻）動態電阻ZZIUZrUIIZm UZ IZ曲線越陡，動曲線越

12、陡，動態電阻愈小，態電阻愈小，電壓越穩定。電壓越穩定。UZ（3）. 最大穩定電流最大穩定電流 IZmax 穩壓二極管是利用PN結反向擊穿后具有穩壓特性制作的二極管，其除了可以構成限幅電路之外，主要用于穩壓電路。30V2kUODZ1DZ2+-+-例：設 DZ1 的 穩 定 電 壓 為 6 V，DZ2 的 穩 定 電 壓 為 12 V， 設 穩 壓 管 的 正 向 壓 降 為 0.7 V，則 輸 出 電 壓UO 等 于 （ ）。(a) 18V (b) 6.7V (c) 30V (d) 12.7V二極管的單向導電性：二極管的單向導電性：PN結正向偏置，近似短路，有結正向偏置，近似短路，有0.20.6

13、的壓降的壓降PN結反向偏置，處于高阻狀態，類似斷路結反向偏置，處于高阻狀態，類似斷路穩壓管的反向穩壓性：穩壓管的反向穩壓性：小結：小結：作業：作業：P264-2669.2.4(a)(b)、9.2.6、9.3.3、N型硅型硅BECN+P型硅型硅基區：較薄，基區：較薄，摻雜濃度低摻雜濃度低集電區：集電區：面積較大面積較大發射區：摻發射區：摻雜濃度較高雜濃度較高1. NPN 型三極管型三極管集電區集電區集電結集電結基區基區發射結發射結發射區發射區NN集電極集電極C基極基極B發射極發射極EPECB符號符號 三極管的結構三極管的結構 分類和符號分類和符號集電區集電區集電結集電結基區基區發射結發射結發射區

14、發射區CBEN集電極集電極C發射極發射極E基極基極BNPPN2. PNP型三極管型三極管CEB三極管具有電流控制作用的三極管具有電流控制作用的外部條件外部條件 :（1）發射結正向偏置；）發射結正向偏置；（2）集電結反向偏置。）集電結反向偏置。對于對于NPN型三極管應滿足型三極管應滿足: UBE 0UBC VB VE對于對于PNP型三極管應滿足型三極管應滿足: UEB 0UCB 0即即 VC VB IC，稱稱為飽和區。為飽和區。UCE=0IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此區域中此區域中 : IB=0,UBE 死區電死區電壓，稱為截止區

15、。壓，稱為截止區。發射結反偏發射結反偏UCE=VCC小結：三極管的三種工作狀態小結：三極管的三種工作狀態集電結，發射結集電結，發射結均正偏均正偏，三極管處于，三極管處于飽和飽和狀態狀態集電結，發射結集電結，發射結均反偏均反偏，三極管處于，三極管處于截止截止狀態狀態集電結正偏集電結正偏，發射結反偏發射結反偏，三極管處于，三極管處于放大放大狀態狀態9.4.4、主要參數、主要參數三極管的發射極是輸入輸出的公共點，稱為共三極管的發射極是輸入輸出的公共點，稱為共射接法，相應地還有共基、共集接法。射接法，相應地還有共基、共集接法。共射共射直流電流放大倍數直流電流放大倍數：BCII_基極電流的變化量為基極電

16、流的變化量為 IB，相應的集電極電流相應的集電極電流變化為變化為 IC，則則交流電流放大倍數交流電流放大倍數為：為：BIIC1. 電流放大倍數電流放大倍數和和 _2. 集電極最大允許功耗集電極最大允許功耗PCM 集電極電流集電極電流IC 流過三極管，流過三極管， 所發出的焦耳所發出的焦耳 熱為：熱為：PC =ICUCE 必定導致結溫必定導致結溫 上升，所以上升，所以PC 有限制。有限制。PC PCMICUCEICUCE=PCM安全工作區安全工作區ICM集電極最大電流集電極最大電流U(BR)CEO集集-射極反向擊穿電壓射極反向擊穿電壓3.集集- -基極反向截止電流基極反向截止電流ICBO AIC

17、BOICBO是集電結反偏由少子的漂移形成的反向是集電結反偏由少子的漂移形成的反向電流，受溫度的變化影響大。電流，受溫度的變化影響大。4. 集集- -射極反向截止電流射極反向截止電流ICEOICEO受溫度影響很大，受溫度影響很大，三極三極管的溫度特性較差管的溫度特性較差。 場效應管是利用電場效應來控制半導體中的載流子，使流過場效應管是利用電場效應來控制半導體中的載流子，使流過半導體內的電流大小隨電場強弱的改變而變化的電壓控制電半導體內的電流大小隨電場強弱的改變而變化的電壓控制電流的放大器件。其英文名稱為：流的放大器件。其英文名稱為：Metal Oxide Metal Oxide Semiconductor Filed Effect TransistorSemiconductor Filed Effect Transistor，縮寫為，縮寫為MOSFET MOSFET 場效應管是