电子技术基础（第三版）课件（李居尚）第1、2章 半导体器件、基本放大电路

电子技术基础（第三版）高等学校应用型本科系列教材第1章

半导体器件电子技术基础（第三版）1.1半导体材料1.2PN结的形成及特性1.3PN结的反向击穿1.4半导体二极管1.5半导体二极管的分析方法及应用1.6特殊二极管1.7双极型三极管（BJT）1.8单极型三极管场效应管（FET）1.1半导体材料

根据导电性能的不同，自然界中的许多不同物质大体可以分为导体、绝缘体和半导体三大类。电阻率小于10-4Ω·cm的物质称为导体，例金属材料。电阻率大于1010Ω·cm的物质称为绝缘体，例如塑料、橡胶、陶瓷等材料。导电能力介于导体和绝缘体之间的，电阻率在10-3～109Ω·cm范围的物质称为半导体。在电子器件中，常用的半导体材料有：元素半导体，如硅（Si）、锗（Ge）等：化合物半导体，如砷化镓（GaAs）等。1.1.1本征半导体

本征半导体是纯净的不含杂质的，结构完整的半导体晶体。本征激发本征半导体中存在着两种运载电荷的粒子，即载流子。带负电荷的自由电子和带正电荷的空穴。1.1.2杂质半导体1.N（电子）型半导体

在硅（或锗）的晶体内掺入少量五价元素杂质，如磷、砷、锑等。因其原子最外层有5个价电子，故在构成的共价键结构中，存在多余的价电子而产生大量自由电子。如图1-4所示。

N型半导体自由电子称为多数载流子（简称多子），而空穴为少数载流子（简称少子）。2.P（空穴）型半导体在硅（或锗）中掺入硼、铝等3价元素，其原子最外层只有3个价电子，在与周围硅（或锗）原子组成共价键时，因缺少一个价电子而形成一个空位。在室温下，硅（或锗）共价键上的价电子填补硼原子的空位，形成空穴运动，如图1-5。P型半导体空穴为多数载流子（多子），而自由电子是少数载流子（少子）。1.2PN结的形成及特性载流子在内电场的作用下的定向运动称为漂移。载流子从高浓度区域向低浓度区域的运动称为扩散。1.2.1PN结的形成1.2.2PN结的单向导电性1.外加正向电压

2.外加反向电压1.3PN结的反向击穿PN结处于反向偏置时，在一定的电压范围内，流过PN结的电流很小，但反向电压增大到一定数值时，反向电流急剧增加，这个现象称为PN结反向击穿。常见的反向击穿有齐纳击穿和雪崩击穿。齐纳击穿是一种场效应击穿，多用于特殊二极管中，如齐纳二极管（稳压管）。雪崩击穿是一种碰撞击穿，一般整流二极管掺杂浓度低，击穿多是雪崩击穿。1.4半导体二极管1.4.1二极管的结构与类型1.4.2二极管的伏安特性1.4.2二极管的伏安特性（1-1）二极管的伏安特性曲线与电路符号以及曲线对应的函数1.4.3二极管的主要参数1.最大整流电流IF2.最高反向工作电压URM

3.反向击穿电压UBR4.反向电流IR

5.最高工作频率fM

国产半导体二极管参数

1.半导体二极管在电路应用中要注意极性连接。2.避免靠近发热元件，保证散热良好。工作在高频或脉冲电路的二极管引线要尽量短，不能用长引线或把引线弯成圈来达到散热目的。3.注意二极管的参数，不允许超过最大值。4.不允许不同材料的二极管互相替换。硅管和锗管不能互相代替。1.4.4二极管使用注意事项1.5半导体二极管的分析方法及应用1.5.1二极管的分析方法二极管是一种非线性器件，因此其电路的分析一般要采取非线性电路的分析方法，一般比较复杂。多采用图解法。但前提是已知二极管的V-I特性曲线。例1.5.1二极管电路如图1-12a所示，设二极管的V-I特性如图b所示。已知电源和电阻，求二极管的电压和二极管电流。由公式1-2可在图b的坐标系中画出斜率为-的直线，称为负载线。与二极管V-I特性曲线的交点Q的坐标值（，）就是所求，其中Q称为电路的工作点。解：由电路的KVL方程可得，=（1-2）1.5.2二极管的简化模型1．理想模型2．恒压降模型1.5.3半导体二极管的应用例1.5.2二极管的电路如图1-15所示，判断二极管是导通还是截止？1.判断二极管的工作状态2.整流电路例1.5.3二极管的电路如图1-16所示，已知为正弦波，利用二极管的理想模型，定性的画出的波形。例1.5.4如图1-17所示二极管电路，利用二极管的理想模型，定性的画出的波形。3.限幅电路在电子电路中，为了降低信号的幅度，满足电路工作的需要，或者为了保护某些器件不受大的信号电压作用而损坏，可以利用二极管限制信号的幅度。4钳位电路5.峰值采样电路1.6特殊二极管1.6.1稳压二极管除了前面介绍了普通二极管，还有一些特殊二极管，如稳压二极管，光电子器件（包括发光二极管、光电二极管、激光二极管等）1.6.2变容二极管1.6.3双向二极管1.6.4肖特基二极管1.6.5光电子器件1.发光二极管2.光电二极管光电子器件对于现代化的光电子系统应用是越来越广泛，光电子系统具有抗干扰能力强，传输损耗小，性能稳定的优点。发光二极管和光电二极管就属于光电子器件。下面分别对两种器件简单介绍。1.7双极型三极管（BJT）双极型三极管（BJT）也叫晶体三极管，简称三极管，由于导电载流子含有自由电子和空穴因此得名。它是通过一定工艺，将两个PN结结合在一起的器件。

按使用的半导体材料分，有硅管和锗管；

按照功率分，有大、中、小功率管；

按工作频率分，有低频功率管和高频功率管；

按结构分，有NPN管和PNP管。1.7.1BJT的结构及符号1.7.2三极管的电流分配与放大作用三极管的结构特点是三极管具有电流放大的内部条件（即制造时使基区很薄且杂质浓度远低于发射区等）。三极管放大时必须的外部条件：半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压（即发射结正向偏置、集电结反向偏置）。1.7.3半导体三极管的特性曲线1.7.4三极管的主要参数1、电流放大系数2、极限参数（1）集电极最大允许电流（2）集电极最大允许耗散功耗（3）集电极-发射极反向击穿电压3、极间反向电流1.7.5温度对三极管参数及特性的影响2.温度对BJT特性曲线的影响1.温度对BJT参数的影响1.8单极型三极管场效应管（FET）场效应晶体管（FieldEffectTransistor，FET）简称场效应管。晶体三极管有两种极性的载流子，即自由电子和空穴参与导电，因此成为双极结型晶体管，而FET仅有一种载流子——多数载流子（要么是自由电子，要么是空穴）参与导电，所以称为单极型晶体管。1.8.1绝缘栅型场效应管（MOSFET）1.N沟道增强型MOSFET的结构与电路符号2.N沟道增强型MOSFET管的工作原理3、特性曲线（1）转移特性曲线（2）漏极特性曲线1.8.2绝缘栅型场效应管的主要参数1.开启电压2.直流输入电阻1.8.3结型场效应管的结构和类型1、结型场效应管的结构和类型2.工作原理3.伏安特性曲线P沟道的结型场效应管的电流、电压和N沟道管子的极性相反，请读者自行分析。4.主要参数结型场效应管的参数和绝缘栅型场效应管基本相同，只是不用开启电压，而用夹断电压。1.8.4场效应管使用注意事项本章小结电子技术基础（第三版）高等学校应用型本科系列教材第2章

基本放大电路电子技术基础（第三版）基本放大电路一般是指由三极管或场效应管组成的放大电路。无论是日常使用的收音机、电视机、精密的测量仪器或复杂的自动控制系统，其中都有各种各样的放大电路。本章介绍的基本放大电路知识，是进一步学习电子技术的重要基础，必须予以高度重视。2.1概述2.2共射极放大电路2.3放大电路的分析2.4温度对静态工作点的影响2.5共集电极放大电路2.6共基极放大电路2.7放大电路的频率响应2.8多级放大电路2.9绝缘栅型场效应管放大电路2.10功率放大电路2.1概述所谓“放大”是指在输入信号的作用下，利用有源器件的控制作用将直流电源提供的部分能量转换为与输入信号成正比的输出信号。根据信号的强弱来分类，放大电路可分为小信号放大电路和大信号放大（又称功率放大）电路。根据被放大信号的频率的高低来分类，放大电路又可分为低频（又称音频）信号放大电路，中频信号放大电路和高频信号放大电路。2.1.1放大器的用途与分类2.1.2放大器的主要性能指标2.2共射极放大电路2.2.1共射极放大电路的组成图2-4是基本共射极放大电路的原理图。2.2.2共射极放大电路的工作原理以图2-5为例，说明放大电路的工作原理2.3放大电路的分析放大电路的静态分析可以采用估算法和图解法。2.3.1静态分析法1、放大电路静态分析的估算法2、放大电路静态工作点的图解分析法2.3.2动态分析法放大电路的动态分析有两种方法：即小信号模型法和图解法。放大电路的动态分析，研究对象只限于交流量，就可将图2-5中所示的直流电压源视为交流“接地”，耦合电容都视为短路，得到图2-9的交流通路。小信号模型法可以计算放大电路参数：放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。2、放大电路的动态图解分析2.3.3放大电路静态工作点对非线性失真的影响2.4温度对静态工作点的影响2.4.1基极分压式射极偏置电路1放大电路静态工作点的稳定2.5共集电极放大电路2.5.1共集电极放大电路的组成2.5.2共集电极放大电路的分析1电路静态分析2.6共基极放大电路2.6.1共基极放大电路的组成2.6.2共基极极放大电路的分析1电路静态分析2.6.3三极管三种基本放大电路的性能比较三极管三种基本放大电路的性能比较见书图表

2.7放大电路的频率响应1.BJT的高频小信号模型

2.8多级放大电路2.