第7章 半导体器件、第8章

1、 半导体：半导体：导电能力处于导体和绝缘体之间。如锗、硅等。导电能力处于导体和绝缘体之间。如锗、硅等。 1. 本征半导体本征半导体 SiSi SiSi 共用价电子共用价电子 在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的 能量而脱离共价键的束缚，成为能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子自由电子（带负电）；（带负电）； 同时共价键上留下一个空位，称为同时共价键上留下一个空位，称为空穴空穴（带正电）。（带正电）。 Si Si Si Si 自由电子自由电子 空穴空穴 束缚电子束缚电子 Si Si Si Si Si Si Si Si * 价价电子填补空穴电子填

2、补空穴, , 相当于空相当于空 穴的迁移。空穴带正电荷，空穴穴的迁移。空穴带正电荷，空穴 移动形成空穴电流。可以认为空移动形成空穴电流。可以认为空 穴也是载流子。穴也是载流子。 本征半导体中存在数量相等的两种载流子：本征半导体中存在数量相等的两种载流子：自由电自由电 子子和和空穴空穴。 。 *在外电场的作用下，自由电在外电场的作用下，自由电 子移动形成电子电流。子移动形成电子电流。 掺杂后，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为掺杂后，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多多 数载流子数载流子（多子多子），空穴称为），空穴称为少数载流子少数载流子（少子少子）。）。 （1）N 型半导体型半

3、导体 掺入五价元素掺入五价元素 （如磷）。（如磷）。 2. 杂质半导体杂质半导体 Si Si Si Si + P 多多 余余 电电 子子 磷原子磷原子 失去一个失去一个 电子变为电子变为 正离子正离子 （2 2）P 型半导体型半导体 掺入三价元素掺入三价元素 如硼如硼 Si Si Si Si B硼原子硼原子 空穴空穴 （3）杂质半导体的示意图）杂质半导体的示意图 N 型半导体型半导体P 型半导体型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 多子的扩散运动多子的扩散运动 内电场内电场 少子的漂移运动少子的漂移运动 浓度差浓度差 扩散的结

4、果使空扩散的结果使空 间电荷区变宽。间电荷区变宽。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 空间电荷区空间电荷区 PN 结变窄结变窄 P区接高电位、区接高电位、 N区接低电位区接低电位 外电场外电场 IF IF 内电场内电场 PN + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 内电场被加强，内电场被加强， 促进少子的漂移促进少子的漂移 运动，由于少子运动，由于少子 数量很少，形成数量很少，形成 很小的反向电流很小的反向电流 IR IR + PN 阳极阳极阴极阴极 VD 阴极阴极阳极阳极 反向特性反向特性 U

5、I P N + P N + U 0，二极管正向导通，视为开关闭合，二极管正向导通，视为开关闭合。 U UE 集电结反偏集电结反偏 UC UB . E UBB RB RC IB IC IE 若等于若等于0.7V左右，为左右，为 硅管；若等于硅管；若等于0.3V左右，为锗管。同时确定左右，为锗管。同时确定C极。极。 NPN管管: ；PNP管管: 。 IEIB IC B C BC I I II，且且（直流电流放大系数）（直流电流放大系数） E UBB RB RC IB IC IE （交流电流放大系数）（交流电流放大系数） B C BC I I II，且，且 IB IC B E C N N P UBB

6、 RB UCC IE IC RC IB +UCC RB RC T + + UBE UCE IC IB IE : CCBECC B BB CB CECCCC B UUU I RR II UUI R R 各处电压电流 常数 调整可使T处于放大状态、 饱和状态、截止状态。 0 CC BBCCM C BCMC B E CEE U RIII R C U I U IU E 选择足够小，使 足够大到使增大到=常数时， 再增大已饱和，不再增大，而。 此时三极管的呈饱和导通状态，相当于开关的闭合。 注：此时而(两个PN结都正偏）。 +UCC RB RC T + + UBE UCE IC IB IE , UBE

7、0 , UCE UCC ， ， 此时三极管的此时三极管的C- -E呈截止状态，呈截止状态， 相当于开关的断开。相当于开关的断开。 0.7V 4V 0 0.7V 0.3V 0 0 4V 0 判断以下判断以下NPN型三极管的工作状态。型三极管的工作状态。 放大状态放大状态 饱和饱和状态状态 截止截止状态状态 例：例： （N） （P） （N） C B E 转转40 7章完 8.1.2 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标 1、电压放大倍数、电压放大倍数 o i u U A U （希望电压放大倍数大一些好） + - i I + - i U o U + - o I L R S R 放大电路放大电

8、路 S U 2. 输入电阻输入电阻ri : 放大电路输入端对信号源呈现的电阻放大电路输入端对信号源呈现的电阻 i i i U r I 3. 输出电阻输出电阻ro i r oc U o r （希望输入电阻尽可能大一些）（希望输入电阻尽可能大一些） （希望输出电阻尽可能小一些）（希望输出电阻尽可能小一些） : 放大电路输出端对负载呈现的戴维南等效电阻放大电路输出端对负载呈现的戴维南等效电阻 + - i I + - i U o U + - o I L R S R S U 放大电路放大电路 4、通频带、通频带 用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。 fL

9、-下限截止频率下限截止频率 fH -上限截止频率上限截止频率fbw-通频带通频带 （fbw=fH-fL ） u A um A 0 707 um A. -中频电压放大倍数中频电压放大倍数 um A 多级放大电路的组成框图多级放大电路的组成框图: 输出级输出级 输入输入 末前级末前级中间级中间级输入级输入级 输出输出 （图（图8.4.2）两级之间通过两级之间通过电容电容 连接。连接。 RB1RC1 C1 C2 RB2 CE1 RE1 + + + + + RS + RC2 C3 CE2 RE2 RL + + +UCC + o U 1O U i U S U B1 R B2 R T1T2 （图（图8.4.3）两级之间通过两级之间通过变压器变压器 连接。连接。 （图（图8.4.4）两级之间通过两级之间通过导线导线 连接。连接。 +UCC uo RC2 T2 ui RC1 R1 T1 R2 + + RE2 4. 光电耦合（图光电耦合（图8.4.6） i u U U A o i2 oo1 U U U U i 21uu AA 21io UU RB1RC1 C1 C2 RB2 CE1 RE1 + + + + + RS + RC2 C3 CE2