模电第一章

反向电压超过UBR以后， 反向电流将急剧增大， 这种现象称为击穿， UBR称为反向击穿电压。
3、二极管方程（PN结伏安特性的表达式）
I IS e

U /UT
1

此式称为二极管方程，式中IS为反向饱和 电流，UT是温度的电压当量，在常温 （300K）下，UT =26 mV
1．2．3 二极管的主要参数 1、最大整流电流IF 指二极管长期运行时，允许通过管子的最大 正向平均电流。 2、最高反向工作电压UR 工作时加在二极管两端的反向电压不得超过 此值，否则二极管可能被击穿。为了留有余 地，通常将击穿电压UBR的一半定为UR。
本征半导体中存在着两种载流子：
自由电子 成对出现 空穴 其浓度相等且与温度密切相关。
1.1.2
杂质半导体
在本征半导体中掺入某 种特定的杂质，成为杂质 半导体。
1、Ｎ型半导体
如果在硅或锗的晶体中掺入少量的５价杂质 元素，则形成Ｎ型半导体 (其中的５价杂质原子称为施主原子)
在Ｎ型半导体中电子为多数载流子（简 称多子），空穴为少数载流子（简称少 子）。
共射直流电流放大倍数
I cn I bn
共基直流电流放大倍数
I Cn IE
三极管电流分配关系:
I E I B IC
I C I B I CEO
IC I B
1.3.3
三极管的特性曲线
描述三极管 各极电流和电压 之间关系的曲线 称为特性曲线。 特性曲线一般通过 实验来测出。
正向接法时，外电场的方向与PN结中内 电场的方向相反，削弱了内电场，空间电荷 区的宽度变窄，有利于多数载流子的扩散运 动，形成一个较大的正向电流。
2、PN结外加反向电压
即电源的正极接N区，负极接P区，称为反向 偏置（简称反偏）
反向接法时，外电场与内电场的方向 一致，增强内电场的作用，空间电荷区 的宽度变宽，不利于多子的扩散运动。 在回路中形成一个由少数载流子漂移运动 产生的反向电流，反向电流的数值非常小， 称为反向饱和电流。
一、输入特性曲线
当UCE不变时，输 入回路中的电流IB与 电压UBE之间的关系曲 线称为输入特性。 用下式表示： IB= f (UBE)|UCE=常数
二、输出特性 当IB不变时，输入 回路中的电流IC与电 压UCE之间的关系曲线 称为输入特性。 用以下表达式表示 IC= f (UCE)| IB =常数
空间电荷区（PN结）又称耗尽层、阻 挡层或势垒区
PN结中存在着两种载流子的运动：多数载 流子的扩散运动和少数载流子的漂移运动。 扩散运动产生的电流称为扩散电流
漂移运动产生的电流称为漂移电流
2. PN结的单向导电性
(1) PN结外加正向电压 电源的正极接P区， 电源的负极接Ｎ 区，称为正向偏 置（简称正偏）
1．发射 发射结正向偏 置，所以发射区发 射出大量的电子， 形成发射极电流IE。
2．复合和扩散 发射区发射出的 电子，少数在基区与 空穴复合形成基极电 流IB，大多数电子继 续扩散。 3．收集 集电区收集扩散 过来的电子形成集电 极电流IC。
三、三极管的内部电流分配关系 集电极电流：IC= Icn +ICBO 基极电流： IB= IBn -ICBO 发射极电流：IE= Icn +IBn
＋4
＋4
＋4
晶体中的价电子和共价键
1.1.1本征半导体
1、定义：
纯净的、不含其他杂质的半导体称为本征半导体。 2、本征半导体的特性 （1） 在Ｔ＝０Ｋ时
半导体不能导电，如同绝缘体一样.
（2）在常温下(300K)
由于本征激发,半导 体中将出现电子－空 穴对。 一般来说，共价键中的价电子不完全像绝 缘体中价电子所受束缚那样强，如果能从 外界获得一定的能量(如光照、温升、电磁 场激发等)，一些价电子就可能挣脱共价键 的束缚而成为自由电子，这就是本征激发。
1.1 半导体的特性
自然界的各种物质，根据其导电能力的 差别，可以分为: 导体--电阻率小于１０-4(Ω·cm) 绝缘体--电阻率大于１０９ (Ω· cm) 半导体--导电性能介于导体和绝缘体之间
常见的半导体主要有硅、锗
＋4 ＋4 ＋4 价 电 子 共 价 键 ＋4 ＋4 ＋4
＋4
硅和锗简化原子 结构模型
学习过程要注意的问题 1、要注意运用《大学物理》、《电路》 中学过的知识研究问题； 2、要尽量独立写成老师布置的作业； 3、要通过做习题来掌握解决问题的方法； 4、要多看课外参考书； 5、要重视实践环节的学习。
课程成绩的评定
期末考试：70% 平时成绩：30%
作业 课堂练习 上课纪律
课外参考书
1、模拟电子技术基础/童诗白等主编 2、模拟电子技术基础/孙肖子等编著 3、模拟电子技术基础 / 陈大钦主编 4、模拟电子技术基础教程 / 李祥臣主编. 5、模拟电子技术基础(第三版)全程辅导 / 苏志平主编
三极管的安全工作区
1.4 场效应三极管 前面介绍的半导体三极管称为双极型 三极管（英文缩写为BJT）。场效应管 依靠一种极性的载流子（多数载流子）
参与导电，所以称为单极型 三极管，又
因为这种管子是利用电场效应来控制电 流的，所以也称为场效应管。
场效应管分为两大类： 结型场效应管 绝缘栅型场效应管 1.4.1 结型场效应管 1. 结构 N 沟道结型场效应管 的结构示意图以及它在 电路中的符号如图。
交流电流放大倍数：
iC i B
偏置条件： 发射结正向偏置，集电结反向偏置。
3、饱和区 在输出特性曲线上靠近纵坐标的区域 . 在饱和区,三 极管失去了放大作 用,此时不能用放 大区中的描述和的 关系。
iC i B
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
特点： 1、
iC i B
2、三极管饱和压降很小， UCES≈0.3V 偏置条件：
发射结正向偏置, 集电结正向偏置。
1.3.4
三极管的主要参数
一、 电流放大系数 １． 共射电流放大系数β β 的定义为集电极电流与基极电流的变化量之比， 即：
iC i B
２． 共射直流电流放大系数
近似等于集电极电流 当忽略穿透电流时， 与基极电流的直流量之比，即：
IC IB
流过二极管的电流与加在二极管两端的电压 之间的关系－－伏安特性。
1．正向特性 正向电压比较小时，正向 电流很小，几乎等于零。 当加在二极管两端的正向 电压超过死区电压时，正 向电流明显地增大，其关 系基本上是一条指数曲线。
2、反向特性
二极管上加上反向电压时， 反向电流的值很小。当反 向电压超过零点几伏以后 反向电流不再随着反向电 压而增大，即达到了饱和， 这个电流称为反向饱和电 流，用符号IS表示。
6、模拟电子技术基础 / 魏汉勇主编 7、模拟电子技术基础 / 王济浩编著
8、模拟电子技术基础典型题解析及自测试题 / 张裕 民编著
9、电子技术基础试题精选与解题技巧 / 蔡惟铮主编
10、电子技术基础实验与课程设计 / 高吉祥主编
模拟电子技术基础简明教程 （第三版）
第一章 1.1 1.2 1.3 1.4 半导体器件 半导体的特性 半导体二极管 双极型三极管 场效应三极管
当发射e开路时，集电极c和基极b之间 的反向电流。
２．集电极和发射极之间的穿透电流ICEO 当基极b开路时，集电极C发射e之间的 电流。
上述两个反向电流之间存在以下关系： ICEO =（1+β）ICBO
三、 极限参数 １． 集电极最大允许电流ICM ２．集电极最大允许耗散功率PCM 当三极管工作时，管子两端的压降 UCE，集电极流进的电流为 IC，因此损耗 的功率为：PC=ICUCE。 ３．极间反向击穿电压 U（BR）CEO 基极开路时，集电极和发 射极之间的反向击穿电压。 U（BR）CBO 发射极开路时，集电极和 基极之间的反向击穿电压。
三个区：发射区、 基区和集电区
C极 P 集电区
三个电极：发射 集电结 极ｅ、基极ｂ和 N 基区 集电极ｃ 发射结
C极 N 集电区 B极 集电结 发射结 P 基区 N 发射区 E极 C B NPN B B极
P 发射区
两个ＰＮ结： 分别称为发射 结和集电结。
E极 C PNP
三极管的符号表示
文字符号 NPN PNP
漏极 源极
栅极
2. 工作原理
通过改变UGS的大小，可改变导电 沟道的电阻值，从而控制漏极电流ID 的 大小。 (1). 设UDS=0，即将漏极和源极短接， 同时在栅源之间加上负电源VGG(即栅源 之间的PN结反向偏置，UGS<0），然后 改变VGS的大小，观察耗尽层的变化的情 况。
在输出特性曲线上可以划分三个区域： 截止区、放大区和饱和区。 1、截止区
一般将IB≤0的区域称为截止区，在图中 为IB=0的一条曲线以下的部分。 特点：IB=0， IC≈0 外接电源的方向（偏置条件）： 发射结反向偏置,集电结反向偏置。
2、放大区
各条输出特性曲线比较平坦的区域为放大区。 特点：
当基极电流有 一个微小的变化量 时，相应的集电极 电流将产生较大的 变化量，这就是电 流放大作用。
1.3.2
三极管中载流子的运动和电流分配关系
一、三极管实现放大作用的条件
1、内部结构： a.发射区高掺杂。 b.基区很薄。 c.集电结的面积较大。 2、外部条件（外加电源的极性）： 发射结处于正向偏置状态，集电结处 于反向偏置状态。
二、 三极管中载流子的运动
三极管内部载流子 的运动有以下三个过 程：
C极 C极 P 集电区 P 集电区 B极 B极
C极 C极 N 集电区 N 集电区 集电结 集电结 P 基区 发射结 P 基区 发射结 N 发射区 N 发射区 C C NPN NPN E E E极 E极 B B B极 B极
集电结 集电结 N 基区 发射结 N 基区 发射结
图形符号
P 发射区 P 发射区 E极 E极 C C B B PNP PNP E E
3．共基电流放大系数α α 指是集电极电流与发射极电流的变化量 之比，即： c
E
4．共基直流放大系数 当忽略反向饱和电流时，近似等于 集电极电流与发射极电流的直流量之比， 即： c E α与β的关系： 1 1
二、 反向饱和电流
１．集电极和基极之间的反向饱和电流ICBO
4、额定功耗PZ 稳压管的最大稳定电流IZM与耗散功率 Ｐｚ之间存在以下关系： PZ =IZM UZ 二、稳压管的使用要注意几个问题： 1、应外加反向偏置，以保证稳压管工 作在的反向击穿区。 2、稳压管应与负载电阻ＲＬ并联。 3、正确选用限流电阻R，以限制流过 稳压管的电流ＩＺ。
1.3 双极型三极管 1.3.1 三极管的结构
半导体二极管
1.2.1 PN结及其单向导电性
1. PN结中载流子的运动（PN结的形成）
在P型半导体和N型 半导体的交界面两侧， 由于电子和空穴的浓度 相差悬殊，N区的多数 载流子电子向P区扩散， P区的多数载流子空穴 也向N区扩散。
电子和空穴扩散运动的结果，在交 界面两侧形成一个由不能移动的正、 负离子组成的空间电荷区，这就是PN 结。
2．Ｐ型半导体
如果在硅或锗 的晶体中掺入少量 的3价杂质元素， 则形成P型半导体
（其中的3价杂质原子称为受主原子）
在P型半导体中空穴为多数载流子 （简称多子），电子为少数载流子（简 称少子）。 在杂质半导体中，多数载流子的 浓度主要取决于掺入的杂质浓度；而 少数载流子的浓度主要取决于温度。
1.2
结论：当PN结处于正向偏置时，回 路中将产生一个较大的正向电流，PN结 处于导通状态；当PN结反向偏置时，回 路中的反向电流非常小，几乎等于零， PN结处于截止状态。这就是PN结的单向 导电性。 PN结具有单向导电性：正向偏置时， PN结导通；反向偏置时， PN结截止。
1.2.2
二极管的伏安特性
3、反向电流IR IR是指在室温条件下，在二极管两端加上 规定的反向电压时，流过管子的反向电流。 4、最高工作率fM fM主要取决于PN结结电容的大小。结电容越 大，则二极管允许的最高工作频率愈低。
1.2.4 稳压管 稳压管实质上就是一个二极管，但它通常工作在 反向击穿区。 一、稳压管的主要参数： 1、稳压电压Ｕｚ Ｕｚ是稳压管工作在反向击穿区时的稳定工作电压。 2、稳压电流Ｉｚ Ｉｚ是使稳压管正常工作时的参考电流。 3、动态内阻ｒｚ ｒｚ指稳压管两端电压和电流的变化量之比， 即：ｒｚ=ΔU/ΔI 稳压管的ｒｚ值愈小愈好。