1、第二部分電子技術模擬電子技術半導體器件（第1章） 交流放大電路（第2章）集成運算放大器（第3章）電源技術（第4章）第1章半導體器件1.11.21.31.4 1.5 1.6半導體的基礎知識半導體二極管硅穩壓二極管半導體三極管絕緣柵型場效應管電力半導體器件 第1章 1. 11.1半導體的基礎知識1.1.1本征半導體將純凈的沒有晶格缺陷的半導+4+4+4體單晶稱征硅原子半導體。它是共價鍵結構。在熱力學溫度零度和沒有外界+4+4+4價電子+4+4+4激發時,本征半導體不導電。本征半導體的共價鍵結構在常溫下自由電子和空穴的形成+4+4+4復合+4+4+4空穴自由電子本征激發+4+4+4成對出現成對消失第

2、1章 1. 1在外電場作用下，自由電子和空穴均參與導電。空穴導電的實質是共價+4+4+4+4+4+4鍵中的電電子移動方向子依次填補空 穴形成電流。 故半導體中有 自由電子和空 穴兩種載流子。空穴移動方向+4+4+4外電場方向1.1.2雜質半導體1. N型半導體在硅或鍺的晶體中摻入少量的五價元素， 如磷, 則形成N 型半導體。電子是多數載流子, 空穴是少數載流子。+4+4+4正離子+4+5+4自由電子+4+4+42. P型半導體在硅或鍺的晶體中摻入少量的三價元素， 如硼，則形成P 型半導體。空穴是多數載流子, 電子是少數載流子。+4+4+4負離子+4+3+4空穴填補空位+4+4+4小結：半導體的

3、導電特性1. 半導體：純凈的、具有完整的晶格結構的半導體單晶2. 半導體的導電特性： 溫度特性：T 10C 半導體的導電能力增加一倍 光照特性：有光照時，半導體的導電能力會增加 摻雜特性：摻入雜質，半導體的導電能力會大大增加3. 雜質半導體特性：兩種載流子導電 與金屬導體的導電特性的差別 N型半導體：多子 自由電子，少子 空穴 P型半導體：少子 自由電子，多子 空穴1.1.3PN 結的形成PN 結1.利用專門的制造工藝在同一塊半導體單晶上,形成P型半導體區域和N型半導體區域,在這兩個區域的交界處形成了一個PN 結。空間電荷區P 區N 區內電場方向在一定的條件下，多子擴散與少子漂移達到動態平衡，

4、空間電荷區的寬度基本上穩定下來。空間電荷區P 區N 區多子擴散內電場方向少子漂移2.PN 結的單向導電性a. 外加正向電壓空區P區N區I內電場方向R外電場方向Eb. 外加反向電壓多數載流子的擴散運動難于進行空間電荷區變寬P 區N 區IR內電場方向外電場方向REPN結加正向電壓時:具有較大的正向擴散電流(多子擴散運動形成的擴散電流)， 呈現低電阻， PN結導通；PN結加反向電壓時:具有很小的反向漂移電流(在一定的溫度下，由本征激發產生的少子濃度是一定的，故IR基本上與外加反壓的大小無關， 所以稱為反向飽和電流。但IR與溫度有關。 )，呈現高電阻， PN結截止。結論：PN結具有單向導電性。1.2半

5、導體二極管1.2.1二極管的基本結構正極引線二氧化硅保護層正極引線觸絲PN結N型鍺支架外殼正極PN結負極負極引線負極引線二極管的符號面接觸型二極管點接觸型二極管P型區N型硅第1章 1.1.2.2二極管的伏安特性I / mAI / mA1284600反向特性正向特性正向特性400200100 4050 800.80.40反向擊穿特性00.40.8U / VU / V0.10.2 0.1 0.2死區電壓反向特性硅管的伏安特性鍺管的伏安特性表達式UT 溫度電壓當量，常溫下UT = 26 mV 第1章 1. 21.2.3二極管的主要參數 最大整流電流 IF ：的最大正向平均電流 最高反向工作電壓 UD

6、RM = (1/2 2/3) UBR 反向電流 IR：在給定電壓下的反向電流I / mA外加正向電壓：PN結導通結電阻很小，電流大外加反向電壓：PN結截止結電阻很大，電流0UBRU / VIFIR理想二極管的等效電路UD+ID正向偏置(UD 0)DDI / mA反向偏置(UDU 時， u =U ；ioZZ0 0，UBC VB VENRBUBBUBE輸入回路輸出回路通常NPN型硅管的發射結電壓PNP型鍺管的發射結電壓UBE= 0.6V 0.7V，UBE= 0.2V 0.3V。 第1章 1. 4三極管具有電流作用的外部條件:（1）發射結正向偏置； （2）集電結反向偏置。共發射極接法放大電路ICIC

7、RCRUUCCCIBCC+I+UCEPCN CBBNBUCEPR+PRBENEBUBEUBEUBBUBB對NPN 型管應滿足：對PNP 型管應滿足： UBE 0 即VC VB 0 ；UBC VB VE電子流向電源正極形成 IC集電區收集電子IC電源正極拉走電子，補充被復合的空穴,形成 IBC電子NPRBCRUCCBIBNUBB電子在基區擴散與復合發射區向基區擴散電子IEE電源負極向發射區補充電子形成發射極電流IE三極管的電流放大示意圖 第1章 1. 4由于基區很薄，摻雜濃度又很小，電子在基區擴散的數量遠遠大于復合的數量。所以有：IC IB所以說三極管具有電流DIC DIB同樣有:作用, 也稱之

8、為電流放大作用。電流關系ICRC+I直流電流放大系數CUCCBBICIBUCEb =+RBEUBE交流電流放大系數IEUb = DI CBBDI B1.4.3 三極管的特性曲線1. 三極管的輸入特性IBIB = f (UBE)UCE = 常數U1VCEICRCIB+UCECUCCB+REB0UBEUIEBE死區電壓UBB輸入回路輸出回路2.三極管的輸出特性IC = f (UCE)I = 常數BICIB = 60AIB增加IB = 40AIB 減小IB = 20A0UCE三極管輸出特性上的三個工作區域 臨界飽 和線I/ mAC80 A放60 A大區40 A20AIB= 0 A0UCE /VU小I

9、C 小截止區CE飽 和 區3. 三極管的三個區對應三極管的三種工作狀態三極管的放大區對應三極管的放大狀態 (NPN型三極管)（1） 發射結正向偏置；（2） 集電結反向偏置。VC VB VE且 IC = b IB三極管的飽和區對應三極管的飽和狀態發射結、集電結均正向偏置UCE =UCC - RCIC且ICS UC /RC即UCE UBEUCE 0IB增加時，IC基本不變，晶體管C、E 之間相當于短路= ICSIBSb三極管的截止區對應三極管的截止狀態集電結、發射結均反向偏置IB= 0、IC 0、UCE UCC即UBE 0C、E之間相當于開路NPN型晶體管飽和狀態（1）發射結正向偏置；+UCC（2

10、）集電結正向偏置。RCC即U UCEBE（1）IB增加時，IC基本不變 T且IC +UCC / RCBEUCE 0.3V（2）U 0.3VCE晶體管C、E之間相當于短路NPN型晶體管截止狀態+UCC集電結、發射結均反向偏置，即UBE ICS = VCCbRbC截止反偏反偏0 VCC 0 第1章 1. 41.4.4 三極管的主要參數1. 電流放大系數(1) 直流電流放大系數(2) 交流電流放大系數ICb =b =IBD ICD IBIC = ICEO + b IBICM2. 穿透電流ICEO3. 集電極最大電流極限參數4. 集-射反向擊穿電壓 U(BR)CEO5. 集電極最大耗散功率PCM使用時

11、不超過!1.4.5 三極管的微變等效電路三極管在小信號(微變量)情況下工作時,可以在靜態工作點附近的小范圍內用直線段近似地代替三極管的特性曲線， 三極管就可以等效為一個線性元件。這樣就可以將非線性元件三極管所組成的放大電路等效為一個線性電路。1. 三極管的微變等效電路在晶體管的輸入特性曲線上，將工作點Q附近的工作段近似地看成直線， 當UCE為常數時，rUBE與rIB之比UCEIBDUBEubeQ=rbeIBQUCEUCErIBD IiBb稱為晶體管的輸入電阻，在小信號的條件下，rbe是一常數，由它確定ube 和ib之間的關系。因此，晶體管的輸入電路可用 rbe 等效代替。rUBEUBEQUBE

12、O 第1章 1. 4rbe是對交流而言的一個動態電阻。低頻小功率晶體管輸入電阻常用下式估算晶體管輸出特性曲線的線性工作區是一組近似等距離的平行直線，當UCE為常數時，rIC與rIB之比b = DIC= icIUCEUCEDICiBb即為晶體管的電流放大系數, 在小信號的條件下, bQrIICrICB是一常數，由它確定i 受icb的關系。因此，晶體管的輸出電路可用一受控電流源 ic = b ib 等效代替。UCEUCE 第1章 1. 4全與橫軸平行，當IB為常數時，晶體管的輸出特性曲線rUCE與rIC之比= DUCE= ucerceIBIBDICicIC稱為晶體管的輸出電阻, 在小信號的條件下，ICr 也是一常數，在等效ce電路中與b ib并聯。UCEUCErICQIBrUCE由以上分析可得出晶體管的微變等效電路icicBCC+ibB +b ibrcerbeibube-uce-