电子学第1章上

三、 主要参数
3. 反向峰值电流IRM 二极管外加最高反向工作电压时的反向电流。反 向电流小，说明管子的单向导电性好。 IRM受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管 的反向电流较小，锗管的反向电流较大，为硅管的几 十到几百倍。 4. 最高工作频率fM 二极管单向导电作用开始明显退化时交流信号的 频率。因为PN结具有电容效应。
三、 主要参数
1. 最大整流电流 IDM 二极管长期工作时，允许通过二极管的最大正向 平均电流。 它与PN结的结面积和外界散热条件有关，使用时 超过此值，会使PN结过热而烧坏二极管。 2. 反向工作峰值电压URM 二极管在使用时允许外加的最高反向电压。一般 是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。二极 管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。
电工与电子技术A(2)
主讲：向菲 Email：fayexiang@ 教材:《电子技术》（电工学Ⅱ） 孙立功主编 高教出版社 参考教材：《电子技术》陈正传 机械工业出版社 罗会昌主编，
成绩：期终考试占70%， 平时（作业与考勤）占20%， 实验占10%。 本课程共计64学时，其中理论课时50学时， 实验学时14学时，我们共做7个实验。 答疑安排：每周一、四晚7：30—9：00。
动画
P内电场 外电场来自N–+
2. PN 结加反向电压（反向偏置） P接负、N接正
PN 结变宽
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + +
动画
P
IR
内电场 外电场
N
–
内电场被加 强，少子的漂 移加强，由于 少子数量很少， 形成很小的反 向电流。
( d) 符号
( b) 面接触型
二、伏安特性
特点：非线性 反向击穿 电压U(BR) I
正向特性
P
+
–
N
硅0.6~0.8V 导通压降 锗0.2~0.3V U 硅管0.5V, 死区电压 锗管0.1V。 外加电压大于死区 电压二极管才能导通。
反向电流 在一定电压 范围内保持 常数。
P
–
+N
反向特性
外加电压大于反向击 穿电压二极管被击穿， 失去单向导电性。
例3：
+ ui –
R D + uo –
8V
已知：ui 18sin t V 二极管是理想的，试画 出 uo 波形。 二极管的用途： 整流、检波、 限幅、钳位、开 关、元件保护、 温度补偿等。
ui 18V 8V
参考点
t
二极管阴极电位为 8 V ui > 8V，二极管导通，可看作短路 uo = 8V ui < 8V，二极管截止，可看作开路 uo = ui
1. PN结的特性是 （a. 单向导电性
a
第二节 二极管
二极管是最基本的电子元件，其内部主要是 一个PN结，加上引出的两个电极。 常见的外形：
第二节 二极管
一、 基本结构
(a) 点接触型 结面积小、 结电容小、正 向电流小。用 于检波和变频 等高频电路。 (b)面接触型 结面积大、 正向电流大、 结电容大，用 于工频大电流 整流电路。
N
内电场被 削弱，多子 的扩散加强， 形成较大的 扩散电流。
PN 结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较 大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。
2. PN 结加反向电压（反向偏置） P接负、N接正
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + +
P 型半导体
Si Si
Si B–
Si
硼原子 接受一个 电子变为 负离子
掺入三价元素 空穴 掺杂后空穴数目大量 增加，空穴导电成为这 种半导体的主要导电方 式，称为空穴半导体或 P型半导体。 在 P 型半导体中空穴是多 数载流子，自由电子是少数 载流子。
动画
无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。
自由电子和空穴都称为载流子。
本征半导体的导电机理 自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复 合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态 平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。 注意： (1) 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很 差； (2) 温度愈高， 载流子的数目愈多,半导体的导电 性能也就愈好。 所以，温度对半导体器件性能影响很大。
+
PN 结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小， 反向电阻较大，PN结处于截止状态。 温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。
b.正向导通 c .反向截至） 2. PN结的正向电阻 b （a. 较大、b.趋于零） 3. 当温度升高时，反向电流将 c （a. 减少、b. 不变、c. 增大）。
3、杂质半导体
N型半导体 在常温下即可 变为自由电子
Si
掺入五价元素
Si
p+ Si
Si
多 余 电 子
动画
掺杂后自由电子数目 大量增加，自由电子导电 成为这种半导体的主要导 电方式，称为电子半导体 或N型半导体。
失去一个 电子变为 正离子
磷原子
在N 型半导体中自由电子 是多数载流子，空穴是少数 载流子。
例1：
D + 3k
A
电路如图，求：UAB 取 B 点作参考点， 断开二极管，分析二 极管阳极和阴极的电 位。
6V 12V
UAB
– B
V阳 =－6 V V阴 =－12 V V阳>V阴 二极管导通 若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB =－ 6V 否则， UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V 在这里，二极管起钳位作用。
P 型半导体
－ － － － － －
－ － － － － － － － － － － －
动画
内电场 N 型半导体
+ + + + + + + + + + + +
+ + + + + +
－ － － － － －
+ + + + + +
扩散和漂移 这一对相反的 运动最终达到 动态平衡，空 间电荷区的厚 度固定不变。
浓度差 形成空间电荷区
第八节 共集电极放大电路 第九节 多级放大电路及频率特性 第十节 功率放大电路
第一章 半导体器件与放大电路
学习电子技术，就是要掌握常用半导体器件的
原理、特性，以及由这些器件所组成的电子电路
的分析方法。二极管与晶体管是最常用的半导体
器件，而PN结是构成各种半导体器件的基础。
第一节 PN结
什么是半导体? 半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。
这一现象称为本征激发。
温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多， 同时空穴也越多。
本征半导体的导电机理 在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子 来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当 于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。
当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出 现两部分电流 (1)自由电子作定向运动 电子电流 (2)价电子递补空穴 空穴电流
P 型半导体
－ － － － － － － － － － － －
－ － － － － － － － － － － －
N 型半导体
+ + + + + +
+ + + + + + + + + + + +
+ + + + + +
PN 结也称空间电荷区、或耗尽层、或内电场、 或阻挡层。
1、PN结的形成
少子的漂移运动
内电场越强，漂移运 动越强，而漂移使空间 电荷区变薄。
四、应用举例 导通 截止 若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零， 反向截止时二极管相当于断开。
定性分析：判断二极管的工作状态
否则，正向管压降
硅0.6~0.7V 锗0.2~0.3V
分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位 的高低或所加电压UD的正负。 若 V阳 >V阴或 UD为正( 正向偏置 )，二极管导通 若 V阳 <V阴或 UD为负( 反向偏置 )，二极管截止
(c) 平面型 用于集成电路制作工艺中。PN结结面积可大可 小，用于高频整流和开关电路中。
二极管的结构示意图
金属触丝 阳极引线 N型锗片 阴极引线
阳极引线 二氧化硅保护层
N型硅
P 型硅
( a) 点接触型
铝合金小球 N 型硅
外壳
阴极引线
阳极引线 PN结 金锑合金 底座
(c ) 平面型
阳极
D 阴极
阴极引线
例2:
D2 D1
求：UAB
3k 12V
6V
两个二极管的阴极接在一起 A + 取 B 点作参考点，断开二极 UAB 管，分析二极管阳极和阴极 – B 的电位。
V1阳 =－6 V，V2阳=0 V，V1阴 = V2阴= －12 V UD1 = 6V，UD2 =12V ∵ UD2 >UD1 ∴ D2 优先导通， D1截止。 若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB = 0 V 流过 D2 的电流为 12 在这里， D2 起 I D2 4mA 钳位作用， D1起 3 D1承受反向电压为－6 V 隔离作用。