模拟电子技术第二章幻灯片

模拟电子技术第二章幻灯片第1页，共27页，2023年，2月20日，星期五根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。导体：容易导电的物体。如：铁、铜等2.绝缘体：几乎不导电的物体。如：橡胶等3.半导体：半导体是导电性能介于导体和半导体之间的物体。在一定条件下可导电。半导体的电阻率为10-3～109Ω·cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。半导体特点：

在外界能源的作用下，导电性能显著变化。光敏元件、热敏元件属于此类。在纯净半导体内掺入杂质，导电性能显著增加。二极管、三极管属于此类。

2.1半导体基础知识2.1.1

概念第2页，共27页，2023年，2月20日，星期五2.1半导体基础知识2.1.2本征半导体Si硅原子Ge锗原子本征半导体——化学成分纯净的半导体。它在物理结构上呈单晶体形态。现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。

第3页，共27页，2023年，2月20日，星期五2.1半导体基础知识2.1.2

本征半导体硅和锗的共价键结构+4+4+4+4+4表示除去价电子后的原子共价键共用电子对第4页，共27页，2023年，2月20日，星期五2.1半导体基础知识2.1.2

本征半导体形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。+4+4+4+4第5页，共27页，2023年，2月20日，星期五2.1半导体基础知识2.1.3杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。N型半导体—掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。（主要载流子为电子、电子半导体）P型半导体—掺入三价杂质元素（如硼）的半导体。（主要载流子为空穴、空穴半导体）第6页，共27页，2023年，2月20日，星期五2.1半导体基础知识2.1.3杂质半导体N型半导体因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。在N型半导体中自由电子是多数载流子，它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子,由热激发形成。提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子，因此五价杂质原子也称为施主杂质。第7页，共27页，2023年，2月20日，星期五多余电子磷原子硅原子SiPSiSi2.1半导体基础知识

N型半导体2.1.3杂质半导体第8页，共27页，2023年，2月20日，星期五2.1半导体基础知识2.1.3杂质半导体P型半导体因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共价键中留下一个空穴。在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂形成；自由电子是少数载流子，由热激发形成。空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质因而也称为受主杂质。第9页，共27页，2023年，2月20日，星期五空穴P型半导体硼原子SiSiSiB硅原子空穴被认为带一个单位的正电荷，并且可以移动2.1半导体基础知识2.1.3杂质半导体第10页，共27页，2023年，2月20日，星期五2.1半导体基础知识杂质半导体的示意表示法2.1.3杂质半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半导体++++++++++++++++++++++++N型半导体第11页，共27页，2023年，2月20日，星期五2.2PN结的形成及特性2.2.1

PN结的形成在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导体，经过载流子的扩散和漂移，在它们的交界面处就形成了PN结。第12页，共27页，2023年，2月20日，星期五P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++++++++++++++扩散运动内电场E漂移运动空间电荷区PN结处载流子的运动2.2PN结的形成及特性第13页，共27页，2023年，2月20日，星期五漂移运动P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++++++++++++++扩散运动内电场E

内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。

扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽。

PN结处载流子的运动2.2PN结的形成及特性第14页，共27页，2023年，2月20日，星期五漂移运动P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++++++++++++++扩散运动内电场E

因此扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。PN结处载流子的运动2.2PN结的形成及特性第15页，共27页，2023年，2月20日，星期五－－－－++++内电场减弱，使扩散加强，扩散飘移，正向电流大空间电荷区变薄PN+_正向电流2.2PN结的形成及特性

PN结正向偏置第16页，共27页，2023年，2月20日，星期五2.2PN结的形成及特性

PN结反向偏置－－－－++++空间电荷区变厚NP_++++－－－－内电场加强，使扩散停止，有少量飘移，反向电流很小反向饱和电流很小，A级第17页，共27页，2023年，2月20日，星期五2.2PN结的形成及特性2.2.2

PN结的单向导电性PN结加上正向电压或正向偏置的意思都是：P区加正、N区加负电压。PN结加正向电压导通PN结加上反向电压或反向偏置的意思都是：P区加负、N区加正电压。PN结加反向电压截止第18页，共27页，2023年，2月20日，星期五2.3半导体二极管一、基本结构PNPN符号阳极阴极第19页，共27页，2023年，2月20日，星期五二、伏安特性UI导通压降:

硅管0.6~0.7V

锗管0.2~0.3V。反向击穿电压U(BR)死区电压硅管0.5V,锗管0.2V。反向漏电流Is（很小，A级）2.3半导体二极管第20页，共27页，2023年，2月20日，星期五三、二极管常用模型

1).理想模型

2.恒压降模型3).折线模型2.3半导体二极管第21页，共27页，2023年，2月20日，星期五

二极管工作在正向特性的某一小范围内时，其正向特性可以等效成一个微变电阻。即根据得Q点处的微变电导则常温下（T=300K）4).小信号模型2.3半导体二极管第22页，共27页，2023年，2月20日，星期五四、二极管的参数(1)最大整流电流IF(2)反向击穿电压VBR和最大反向工作电压VRM(3)反向电流IR(4)正向压降VF(5)极间电容C2.3半导体二极管第23页，共27页，2023年，2月20日，星期五五、二极管实物图片2.3半导体二极管第24页，共27页，2023年，2月20日，星期五2.4二极管基本电路及其分析方法例1.二极管为理想二极管：死区电压为0，正向压降为０。RLuiuOuiuott二极管半波整流第25页，共27页，2023年，2月20日，星期五

例２．开关电路电路如图所示，求AO的电压值解:

先断开D，以O为基准电位，既