电子线路基础第一章：绪论王成华

硅 ( Si ) 、锗 ( Ge ) 原子结构及简化模型：
+14 2 8 4
+32 2 8 18 4
+4
价电子
1.1.1 本征半导体
硅和锗的单晶称为本征半导体。它们是制造 半导体器件的基本材料。
硅和锗共价键结构示意图：
+4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4
共价键
本征激发
共价键具有很强的结合力。 当T=0K（无外界影 响）时，共价键中无自由移动的电子。 当T升高或光线照射时 产生自由电子空穴对。
多子浓度取决于掺杂浓度。 少子浓度取决于温度。
1.2 PN结与半导体二极管
1.2.1 PN结的形成
利用掺杂工艺，把P型半导体和N型半导体在原子级上紧密结
合，P区与N区的交界面就形成了PN结。
掺杂
P型
E内
N型
PN结形成的物理过程: 因多子浓度差 出现内建电场
引起多子扩散 阻止多子扩散 利于少子漂移
主要参考教材
• 1.《电子线路基础教程》（王成华第二版）科 学出版社
• 2.《电子电路---线性部分》（谢嘉奎第四版） 高等教育出版社
• 3. 《电子技术基础---模拟部分》康华光第四 版）高等教育出版社 • 4.《模拟电子技术基础》 （童诗白第二版） 清华大学出版社
主要内容
1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 二极管概述 半导体物理基础知识 PN结与半导体二极管 特殊二极管 半导体三极管
电子线路的基本概念：
电子线路：
指由各种电子元器件构成的、并能对电信号实现 某种处理功能的电路。 电路组成：电子器件 + 外围电路
电子器件：二极管、三极管、场效应管、 集成电路。 外围电路：直流电源、电阻、电容、电流源电路等。
电子线路的分类
电子线路按电路的工作频率可分为：低频电子电路 （工作频率小于3MHz)和高频电子电路； 电子电路按电路的分析方法可分为：线性电子电路和 非线性电子电路； 低频电子电路的分析方法多数属于线性分析方法，因而 又称为线性电子电路。
1.5 场效应晶体管
二极管概 述
晶体二极管结构及电路符号：
正极 P N 负极
晶体二极管的主要特性：单方向导电特性
即
PN结正偏（P接+、N接-），D导通。
PN结反偏（N接+、P接-） ，D截止。
主要用途：用于稳压、整流、开关、检波电 路中。 分析方法
1.1 半导体物理基础知识
半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。
产生空间电荷区 最终达动态平衡
注意： PN结处于动态平衡时，扩散电流与漂移 电流相抵消，通过PN结的电流为零。
内建电位差： V VT ln(
室温下：
室温时
pp n n ni2
Na Nd ) VT ln( ) 2 ni
VT 26mV
锗管V 0.2 ~ 0.3V
空
穴 — 带正电
本征半导体中
本征激发——产生自由电子空穴对。
电子和空穴相遇释放能量——复合。
温度一定时： 激发与复合在某一热平衡值上达到动态平衡。 用ni和pi分别表示一定温度下本征半导体中自由电 子和空穴的热平衡浓度，有 ni=pi 热敏特性 ni T 或光照 导电能力 光敏特性 半导体除了上面提到的光敏性和热敏性外，还有 一种重要的特性就是掺杂性，即在本征半导体中加入 微量杂质元素后，半导体的导电性能会大大增强。加 杂质后的半导体称为杂质半导体。
高频电子电路主要分析对通信系统中的基本组成电路的 基本组成、基本分析方法等进行分析，其分析方法多数 属于非线性分析方法，因而又称非线性电子电路。
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本课程的特点及对大家的几点希望：
• 前后章节间内容联系紧密，希望大家开好头； • 概念多，要求大家及时理解并作好笔记； • 实践性强，有专门的实验课与之配套，作业较多， 希望大家按时交，并请独立完成。 • 交作业时间每周一上课时间交作业，依次单号和 双号交作业。 • 期末总成绩：平时成绩占30%，卷面成绩占70% • 平时成绩：三部分组成：作业占50%，课堂和签 到卡占50%。课堂回答问题或者上黑板做题全对 一次加5分，回答了不是全对加3分。
硅管V 0.5 ~ 0.7V
注意：掺杂浓度（Na、Nd）越大，内建电位差 越大，阻挡层宽度 l0 越小。
V
1.2.2 PN结的特性
PN结的特性只有在外加电压情况下才能 表现出来，且只有在外加电压作用下才能 被我们所利用，其基本特性为单向导电性 （即正向导通，反向截止）；除了单向导 电性外还有击穿特性、温度特性、电容特 性。
先修课程
• 电路分析 • 高等数学等
第一章
绪论 三、电子电路的
一、电子线路基础课程的
重要性及其的基本概念
学习特点等
四、主要参考书籍
二、本课程的主要内容
一、 电子线路基础课程的重要性及其基本概念
本课程的地位：
本课程是信息和电子类专业的主要技术基础 课，也是各类实用电路的基础之一。
本课程的作用与要求： 本课程的目的是使学生掌握常用的非线性半导体 元器件的特性及使用技术；以及对这些元器件组成的 各种放大电路进行原理和性能的分析；重点掌握电路 的基本分析方法、工程计算方法及思路。同时，对其 他相关的低频功能电路进行初步的讨论和分析。为日 后学习专业课程或把握非线性电路的作用，以及深入 到电子电路某方面的研究打下坚实的基础。
PN结的单向导电性（即正向导通，反向截止）
一、正偏特性
PN 结 正 偏 内建电 场减弱 是正向偏置的简称，正向偏置是指 给PN结的P端接电源的“+”极，N端接 多子扩散 电源的“ PN结的 阻挡层 -”极的一种接法。而 多子扩散 形成较大 正偏特性就是给 PN结加正偏电压时所 >>少子漂 变薄 的正向电 表现出的特性 移 流I PN结导通 I E外
1.1.2 杂质半导体
N型半导体： 本征半导体中掺入少量五价元素构成。
+4 +4 +5 +4 +4
简化模型：
自由电子
N型半导体
多子——自由电子 少子——空穴
P型半导体 本征半导体中掺入少量三价元素构成。
简化模型：
+4 +4
+3
+4 +4
P型半导体
多子——空穴 少子——自由电子
杂质半导体呈电中性
这种现象称
本征激发。
注意：空穴的出现是半导体区别于导体的重要特征。
空穴的运动
当原子中的价电子激发为自由电子时，原子中留 下空位，同时原子因失去价电子而带正电。 当邻近原子中的价电子不断填补这些空位时形成 一种运动，该运动可等效地看作是空穴的运动。
注意：空穴运动方向与价电子填补方向相反。
半导体中有两种导电的载流子 自由电子 — 带负电