電路與電子技術主要內容：半導體基礎知識半導體二極管晶體三極管第3章半導體器件基礎第二篇模擬電子技術電路與電子技術第3章半導體器件基礎電子信息系統的組成模擬電子電路數字電子電路傳感器接收器隔離、濾波、放大運算、轉換、比較功放模擬-數字混合電子電路模擬電子系統執行機構電路與電子技術第3章半導體器件基礎第一節半導體基礎知識一、基本概念半導體—導電能力介于導體和絕緣體之間的物質。本征半導體—純凈的具有晶體結構的半導體。如硅、鍺等。3.1.1雜質半導體一、N型半導體

在本征半導體硅或鍺中摻入微量五價元素，如磷(稱為雜質)等，可使自由電子的濃度大大增加，自由電子成為多數載流子，空穴成為少數載流子，這種以電子導電為主的半導體稱為N型半導體。+5+4+4+4+4+4磷原子自由電子電路與電子技術第3章半導體器件基礎二、P型半導體+3+4+4+4+4+4硼原子空穴

在本征半導體硅或鍺中摻入微量三價元素(如:硼)，則空穴的濃度大大增加，空穴成為多數載流子，自由電子成為少數載流子，這種以空穴導電為主的半導體稱為P型半導體。空穴數>

電子數空穴—

多子電子—

少子載流子數空穴數3.1.2PN結的形成及單向導電性PN結：P型半導體和N型交界處所形成的結。內電場P區N區電路與電子技術第3章半導體器件基礎3.1.2PN結的單向導電性1.外加正向電壓(正向偏置)—forwardbiasP區N區內電場+

UR外電場外電場與內電場方向相反，削弱內電場使空間電荷區變窄IFIF

I多子限流電阻2.外加反向電壓（反向偏置)

—reversebias

+UR內電場外電場外電場與內電場方向相同使內電場增強，空間電荷區變寬IRIR=I少子

0PN結的單向導電性：正偏導通，呈小電阻，電流較大;

反偏截止，電阻很大，電流近似為零。擴散運動加強形成正向電流IF漂移運動加強形成反向電流IRP區N區電路與電子技術第3章半導體器件基礎第二節半導體二極管（SemiconductorDiode)3.2.1二極管的結構和符號構成：PN結+引線+管殼=二極管(Diode)符號：A(陽極)K(陰極)文字符號：Ｄ分類：按材料分硅二極管鍺二極管按結構分點接觸型面接觸型平面型電路與電子技術第3章半導體器件基礎3.2.2二極管的伏安特性一、PN結的伏安特性方程即常溫下:UT

=26mV反向飽和電流IR溫度的電壓當量玻爾茲曼常數電子電量當T=300（27C）分析：i

=0當正偏（u

＞0）時

i

≈ISeu/UTi

隨u

按指數規律變化當反偏（u＜

0）時i≈-ISi

與u

無關當u=0時電路與電子技術第3章半導體器件基礎二、二極管的伏安特性曲線OuD

/ViD

/mA正向特性Uon開啟電壓iD

=0Uon

=

0.5V

0.2V(硅管)(鍺管)uDUon時D導通iD

急劇上升1.正向特性0uD

Uon時

UF

=0.60.8V硅管0.7V0.10.3V鍺管0.2V反向特性ISU(BR)反向擊穿2.反向特性

uD

U（BR）

iD=-IS(反向飽和電流)

<0.1A(硅)

幾十A

(鍺)

3.反向擊穿特性

uD

U（BR）反向電流急劇增大(反向擊穿)導通電壓電路與電子技術第3章半導體器件基礎三、溫度對二極管特性的影響T升高時，UF減小，IR增大UF以

22.5mV/C減小

IR以2IR

/10C增大604020–0.02O0.4–25–50iD

/mAuD/V20C90C[例1]

如圖所示整流電路中，二極管D為理想二極管，已知輸入電壓ui為正弦波，試畫出輸出電壓波形。例1題圖電路與電子技術第3章半導體器件基礎3.2.3特殊二極管1、伏安特性iZ

/mAuZ/VOUZ

IZmin

IZmaxUZIZIZ符號特性工作條件：反向擊穿2、使用穩壓管的注意事項（2）穩壓管工作時的電流應在IZ和IZM之間。電路中必須串接限流電阻。（3）穩壓管可以串聯使用，串聯后的穩壓值為各管穩壓值之和，但不能并聯使用，以免因穩壓管值的差異造成各管電流分配不均勻，引起管子過載損壞。（1）穩壓管必須工作在反向偏置(利用正向特性穩壓除外);一、穩壓二極管

[例]：兩個硅穩壓管（8V和7.5V）相串聯能得到幾組值？[答案]：四組①

1.4V②8.2V

③8.7V

④15.5V

電路與電子技術第3章半導體器件基礎二、發光二極管LED(LightEmittingDiode)1.符號和特性工作條件：正偏一般工作電流幾十mA，導通電壓12V符號u/Vi

/mAO2特性2.主要用途發光、電光轉換、構成光電耦合器件三、光敏二極管（光電二極管）1．符號和特性符號工作條件：反偏2.主要用途:光電轉換5.2.4半導體二極管的主要參數

(自學)電路與電子技術第3章半導體器件基礎第三節雙極型三極管(BipolarJunctionTransistor)3.3.1三極管的結構一、結構與符號NNP發射極E基極B集電極C發射結集電結—基區—發射區—集電區emitterbasecollectorNPN型ECBPPNEBCECBPNP型二、分類：按材料分：硅管、鍺管按結構分：NPN、PNP按使用頻率分高頻管低頻管按功率分小功率管<500mW中功率管500mW

1W大功率管>1W電路與電子技術第3章半導體器件基礎3.3.2BJT的電流分配與放大原理一、BJT處于放大狀態的工作條件內部條件發射區摻雜濃度高基區薄且摻雜濃度低集電結面積大外部條件發射結正偏集電結反偏1.滿足放大條件的三種電路uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共發射極共集電極共基極重點：共發射極電路以BJT的基極作為信號的輸入端，集電極作為輸出端，發射極作為輸入和輸出回路的公共端。NPN：UC＞UB＞UEPNP：UC＜UB＜UE電路與電子技術第3章半導體器件基礎二、BJT的電流分配關系由此可看出IC>>IB，所以BJT是一種電流型控制器件。3.3.3BJT的共射特性曲線一、輸入特性與二極管特性相似O特性基本重合特性右移導通電壓UBE（on）Si

管:0.60.7VGe管:0.10.3V取0.7V取0.2V正常工作時Si管約0.5V，Ge管約0.2V輸入回路輸出回路RCVCCiBIERB+uBE+uCEVBBCEBiC+++電路與電子技術第3章半導體器件基礎二、輸出特性在不同的

iB

值下，輸出特性曲線是一族曲線。

1.

當UCE從零增大，iC直線上升iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAiB=0O24684321△IC△IB2.

當UCE≥1V后，iC基本保持定值已知工作在放大狀態的三極管各腳電位:U1=-4V、U2

=-1.2V、U3=-1.4V判斷該三極管的類型、材料及電極因為U1<U3<U2

且U3-U2=-0.2V所以該管為鍺材料PNP三極管，①腳為c極，②腳為e極，③腳為b極

電路與電子技術第3章半導體器件基礎三、BJT的三個工作區域iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O24684321放大區截止區飽和區1.截止區：

IB0

的區域條件：兩個結反偏2.放大區：條件：發射結正偏集電結反偏特點：水平、等間隔3.飽和區：uCE

u

BEuCB=uCE

u

BE

0條件：兩個結正偏特點：1)IC

IB2)臨界飽和：3)深度飽和：UCE（SAT）=0.3V(硅管)UCE（SAT）=

0.1V(鍺管)uCE

=uBEIBQ>IBS時三極管飽和uBE<

uon時三極管截止電路與電子技術第3章半導體器件基礎3.3.4三極管的主要參數1.電流放大系數共發射極電流放大系數iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O24684321—直流電流放大系數

—交流電流放大系數一般為幾十

幾百之間2.極間反向飽和電流CB間反向飽和電流

ICBOCE間反向飽和電流ICEO(穿透電流)電路與電子技術第3章半導體器件基礎iCICMU(BR)CEOuCEPCMOICEO安全工作