模拟电子技术基础完整版
模拟电子技术基础完整第一章
（动画1-5）
综上所述：
可见， PN 结具有单向导电性。
第四版童诗白
三、PN 结的电流方程
IS ：反向饱和电流 UT ：温度的电压当量 在常温(300 K)下， UT 26 mV
PN结所加端电压u与流过的电流i的关系为
公式推导过程略
3
第四版童诗白
四、PN结的伏安特性
i = f (u )之间的关系曲线。
5. 载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升 高，基本按指数规律增加。
小结：
第四版童诗白
杂质半导体
杂质半导体有两种
N 型半导体
P 型半导体
一、 N 型半导体(Negative)
在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素，如 磷、锑、砷等，即构成 N 型半导体(或称电子型 半导体)。
导 言
第四版童诗白
目录
1 常用半导体器件（10学时）
2 基本放大电路（8学时）
3 多级放大电路
4 集成运算放大电路（4学时）
5 放大电路的频率响应（6学时）
6 放大电路中的反馈（6学时）
7 信号的运算和处理（6学时）
8 波形的发生和信号的转换（6学时）
9 功率放大电路（4学时）
模拟电子技术基础 Fundamentals of Analog Electronics 童诗白、华成英 主编
第四版童诗白
—多媒体教学课件
1. 本课程的性质
电子技术基础课
2. 特点
非纯理论性课程
实践性很强
以工程实践的观点来处理电路中的一些问题
5.晶体管是通过什么方式来控制集电极电流的？场效 应管是通过什么方式来控制漏极电流的？为什么它 们都可以用于放大？
(完整版)模拟电子技术基础_知识点总结
模拟电子技术复习资料总结第一章半导体二极管一.半导体的基础知识1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。
2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。
3.本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。
4. 两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。
5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。
体现的是半导体的掺杂特性。
*P型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）。
*N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子，少子是空穴）。
6. 杂质半导体的特性*载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。
*体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。
*转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。
7. PN结* PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。
* PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。
8. PN结的伏安特性二. 半导体二极管*单向导电性------正向导通，反向截止。
*二极管伏安特性----同ＰＮ结。
*正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。
*死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。
3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:若 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);若 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。
1）图解分析法该式与伏安特性曲线的交点叫静态工作点Q。
2) 等效电路法➢直流等效电路法*总的解题手段----将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:若 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);若 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。
*三种模型➢微变等效电路法三. 稳压二极管及其稳压电路*稳压二极管的特性---正常工作时处在PN结的反向击穿区，所以稳压二极管在电路中要反向连接。
模拟电子技术基础完整版
rD 正向约为几-几十
第一章
半导体器件
半导体物理基础知识
电子—空穴对 当T 或光线照射下,少数价电子因热激发而获得 足够的能量挣脱共价键的束缚 ,成为自由电子. 同时在原来的共价键中留下一个空位称 空穴 在本征半导体中电子和空穴是成对出现的 本征半导体在热或光照射作用下, 产生电子空穴对-----本征激发 T↑光照↑→电子-空穴对↑→导电能力↑ 所以 半导体的导电能力 与 T，光照 有关
§1.1 PN结及二极管
二 PN结的特征——单向导电性 1.正向特征—又称PN结正向偏置 外电场作用下多子 推向耗尽层，使耗尽 层变窄，内电场削弱 扩散 > 漂移 从而在外电路中出现 了一个较大的电流 称 正向电流
Vb
V
§1.1 PN结及二极管
在正常工作范围内，PN结上外加电压 只要有变化，就能引起电流的显著变化。 ∴ I 随 V 急剧上升，PN结为一个很 小的电阻（正向电阻小） 在外电场的作用下，PN结的平衡状态 被打破，使P区中的空穴和N区中的电子 都向PN结移动，使耗尽层变窄
单向导电 性
§1.1 PN结及二极管
3.PN结伏安特性表示式
Is —— 反向饱和电流
决定于PN结的材料，制造工艺、温度 UT =kT/q ---- 温度的电压当量或热电压 当 T=300K时, UT = 26mV K—波耳兹曼常数 T—绝对温度 q—电子电荷 u—外加电压 U 为反向时，且
模拟电子技术基础课后答案(完整版)
模拟电子技术基础课后答案(完整版)第一章简介1.描述模拟信号和数字信号的区别。
模拟信号是连续变化的信号，可以表示任意数值；数字信号是离散变化的信号，只能表示有限的数值。
2.简要介绍电子技术的分类和应用领域。
电子技术可以分为模拟电子技术和数字电子技术。
模拟电子技术主要应用于信号处理、放大、调制、解调等领域；数字电子技术主要应用于数字电路设计、逻辑运算、通信、计算机等领域。
第二章电压电流基本概念1.定义电压和电流，并给出它们的单位。
电压（V）是电势差，单位为伏特（V）；电流（I）是电荷通过导体的速率，单位为安培（A）。
2.列举常见的电压源和电流源。
常见的电压源有电池、发电机、电源等；常见的电流源有电流表、发电机、电源等。
3.简述欧姆定律的定义和公式。
欧姆定律规定了电压、电流和电阻之间的关系。
根据欧姆定律，电流等于电压与电阻之间的比值，即I=V/R，其中I为电流，V为电压，R为电阻。
第三章电阻与电阻电路1.简述电阻的定义和单位。
电阻是指导体对电流的阻碍程度，单位为欧姆（Ω）。
2.串联电阻和并联电阻的计算方法是什么？给出示意图。
–串联电阻的计算方法是将所有电阻值相加，即R= R1 + R2 + … + Rn，其中R为总电阻，R1、R2、…、Rn为各个电阻值。
–并联电阻的计算方法是将所有电阻的倒数相加，再取倒数，即1/R= 1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn，其中R为总电阻，R1、R2、…、Rn为各个电阻值。
串联和并联电阻示意图3.简述电压分压原理并给出示意图。
电压分压原理指的是当在一个电阻网络中，多个电阻串联，电压将按照电阻值的比例分配给各个电阻。
电压分压原理示意图第四章电容与电容电路1.简述电容的定义和单位。
电容是指导体上储存电荷的能力，单位为法拉（F）。
2.串联电容和并联电容的计算方法是什么？给出示意图。
–串联电容的计算方法是将所有电容的倒数相加，再取倒数，即1/C= 1/C1 + 1/C2 + … + 1/Cn，其中C为总电容，C1、C2、…、Cn为各个电容值。
完整版)模拟电子技术基础-知识点总结
完整版)模拟电子技术基础-知识点总结共发射极、共基极、共集电极。
2.三极管的工作原理---基极输入信号控制发射结电流，从而控制集电极电流，实现信号放大。
3.三极管的放大倍数---共发射极放大倍数最大，共集电极放大倍数最小。
三.三极管的基本放大电路1.共发射极放大电路---具有电压放大和电流放大的作用。
2.共集电极放大电路---具有电压跟随和电流跟随的作用。
3.共基极放大电路---具有电压放大的作用，输入电阻较低。
4.三极管的偏置电路---通过对三极管的基极电压进行偏置，使其工作在放大区，保证放大电路的稳定性。
四.三极管的应用1.放大器---将弱信号放大为较强的信号。
2.开关---控制大电流的通断。
3.振荡器---产生高频信号。
4.稳压电源---利用三极管的负温度系数特性，实现稳定的输出电压。
模拟电子技术复资料总结第一章半导体二极管一.半导体的基础知识1.半导体是介于导体和绝缘体之间的物质，如硅Si、锗Ge。
2.半导体具有光敏、热敏和掺杂特性。
3.本征半导体是纯净的具有单晶体结构的半导体。
4.载流子是带有正、负电荷的可移动的空穴和电子，是半导体中的两种主要载流体。
5.杂质半导体是在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。
根据掺杂元素的不同，可分为P型半导体和N型半导体。
6.杂质半导体的特性包括载流子的浓度、体电阻和转型等。
7.PN结是由P型半导体和N型半导体组成的结，具有单向导电性和接触电位差等特性。
8.PN结的伏安特性是指在不同电压下，PN结的电流和电压之间的关系。
二.半导体二极管半导体二极管是由PN结组成的单向导电器件。
1.半导体二极管具有单向导电性，即只有在正向电压作用下才能导通，反向电压下截止。
2.半导体二极管的伏安特性与PN结的伏安特性相似，具有正向导通压降和死区电压等特性。
3.分析半导体二极管的方法包括图解分析法和等效电路法等。
三.稳压二极管及其稳压电路稳压二极管是一种特殊的二极管，其正常工作状态是处于PN结的反向击穿区，具有稳压的作用。
模拟电子技术基础课件(全)
04
模拟电子电路分析
模拟电路的组成
负载
电路的输出部分，可以是电阻、 电容、电感等元件。
开关
控制电路的通断。
电源
为电路提供所需电压和电流。
传输线
连接电源和负载的导线或传输 介质。
保护元件
如保险丝、空气开关等，保护 电路免受过载或短路等故障的 影响。
模拟电路的分析方法
01
02
03
04
欧姆定律
用于计算电路中的电流和电压 。
稳定性影响因素
电路中的元件参数、电源电压、负载变化等 都会影响电路的稳定性。
稳定性分析方法
通过计算电路的极点和零点，分析系统的稳 定性。
提高稳定性的措施
如采用负反馈、调整元件参数等手段，提高 电路的稳定性。
05
模拟电子技术的应用
音频信号处理
音频信号放大
模拟电子技术可以用于放大音频 信号，提高声音质量，使声音更 加清晰和饱满。
技术进步与创新
绿色与可持续发展
随着科技的不断发展，模拟电子技术 也在不断创新和进步。新型材料、工 艺和设计方法的应用将进一步提高模 拟电路的性能和集成度。
在环保意识日益增强的背景下，模拟 电子技术将更加注重绿色、节能和可 持续发展，推动产业向低碳、环保的 方向发展。
与其他技术的融合
模拟电子技术正与其他领域的技术相 互融合，如人工智能、物联网和生物 医疗等，为各种应用场景提供更高效、 更智能的解决方案。
欧姆定律和基尔霍夫定律是电 路分析的基本定律，对于理解 和分析电路具有重要的作用。
电路分析方法
支路电流法
通过设定未知的电流为变量，建立并解决包含这些变量的线性方程组 来求解电路的方法。
(完整版)模拟电子技术基础--胡宴如-自测题答案
模拟电子技术胡宴如（第3版）自测题第1章半导体二极管及其基本应用1．1 填空题1．半导体中有空穴和自由电子两种载流子参与导电。
2．本征半导体中，若掺入微量的五价元素，则形成N 型半导体，其多数载流子是电子；若掺入微量的三价元素，则形成P型半导体，其多数载流子是空穴。
3．PN结在正偏时导通反偏时截止，这种特性称为单向导电性。
4．当温度升高时，二极管的反向饱和电流将增大，正向压降将减小。
5．整流电路是利用二极管的单向导电性，将交流电变为单向脉动的直流电。
稳压二极管是利用二极管的反向击穿特性实现稳压的。
6．发光二极管是一种通以正向电流就会发光的二极管。
7．光电二极管能将光信号转变为电信号，它工作时需加反向偏置电压。
8．测得某二极管的正向电流为1 mA，正向压降为0.65 V，该二极管的直流电阻等于650 Ω，交流电阻等于26 Ω。
1．2 单选题1．杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于( C )。
A．温度B．掺杂工艺C．掺杂浓度D．晶格缺陷2．PN结形成后，空间电荷区由(D )构成。
A．价电子B．自由电子C．空穴D．杂质离子3．硅二极管的反向电流很小，其大小随反向电压的增大而(B )。
A．减小B．基本不变C．增大4．流过二极管的正向电流增大，其直流电阻将( C )。
A．增大B．基本不变C．减小5．变容二极管在电路中主要用作(D )。
、A．整流B．稳压C．发光D．可变电容器1．3 是非题1．在N型半导体中如果掺人足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。
(√)2．因为N型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。
(×)3．二极管在工作电流大于最大整流电流I F时会损坏。
(×)4．只要稳压二极管两端加反向电压就能起稳压作用。
(×)1．4 分析计算题1．电路如图T1．1所示，设二极管的导通电压U D(on)=0.7V，试写出各电路的输出电压Uo值。
解：(a)二极管正向导通，所以输出电压U0＝(6—0.7)V＝5.3 V。
模拟电子技术基础科学出版社廖惜春(最完整版)(包括选择解读
第 2 章半导体二极管及其应用（ⅱ）时，当时，15V 达到正向最值；（ⅲ）时，当时，达到负向最值； 2 +12V A uo 画出输出电压波形如下：5V π UF 2π B 题2－6图 2-6 如图 2-58 所示，求出下列几种情况下的输出电压Uo(设二极管为理想器件。
（1）；（2）、0 ；（3）。
解：由优先导通的原则，有：（1）D1、D2 都导通，则V ；（2）D1 截止、D2 导通，则；（3）D1、D2 都导通，则； 2-7 R D D ui 4V (a uo ui R 4V (b uo R R D2 4V (c ui D1 2V uo ui D1 2V (d D2 4V uo 题2-7图在图 2-59 所示的各限幅电路中，设二极管为理想器件，已知，试画出输出电压 u o 波形。
解：（a）当－4 V 时，二极管截止，；当时，二极管导通，。
uo -4V -6V π 2π （b）当－4 V 时，二极管截止，；当 u i时，二极管导通，。
25第 2 章半导体二极管及其应用-4V -6V （c）当时，二极管 D2 导通，；当时，二极管 D1 导通，。
当时，两个二极管都截止，。
uo +6V +4V +2V -2π （d）当时，二极管 D2 导通，；当－2 V 时，二极管 D1 导通，－2V 。
当－时，两个二极管都截止，u i 。
uo +6V +4V -2V --8 在图 2-60 中，已知 U=20V、Ω 、，稳压管的稳压值为、最大稳定电流mA 。
试求稳压管中流过的电流 I Z 是否超过？如果超过，应采取什么措施？解：①，②如果超过，应适当增大限流电阻 R1 ，或降低输入电压 U ； IR R1 IZ Io UZ R2 R1 U DZ Uo U Z1 DZ1 ui U Z2 题2-9图 uo DZ2 题2-8图 2-9 稳压电路如图 2-61 所示，若输入正弦交流电压 u i 幅度足够大，试画出输出电压 u o 的波形。
模拟电子技术基础课后答案(完整版)
第三部分 习题与解答习题1客观检测题一、填空题1、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则与 温度 有很大关系。
2、当PN 结外加正向电压时，扩散电流 大于 漂移电流，耗尽层 变窄 。
当外加反向电压时，扩散电流 小于 漂移电流，耗尽层 变宽 。
3、在N 型半导体中，电子为多数载流子， 空穴 为少数载流子。
二．判断题1、由于P 型半导体中含有大量空穴载流子，N 型半导体中含有大量电子载流子，所以P 型半导体带正电，N 型半导体带负电。
（ × ）2、在N 型半导体中，掺入高浓度三价元素杂质，可以改为P 型半导体。
（ √ ）3、扩散电流是由半导体的杂质浓度引起的，即杂质浓度大，扩散电流大；杂质浓度小，扩散电流小。
（× ）4、本征激发过程中，当激发与复合处于动态平衡时，两种作用相互抵消，激发与复合停止。
（ × ）5、PN 结在无光照无外加电压时，结电流为零。
（ √ ）6、温度升高时，PN 结的反向饱和电流将减小。
（ × ）7、PN 结加正向电压时，空间电荷区将变宽。
（× ）三．简答题1、PN 结的伏安特性有何特点？答：根据统计物理理论分析，PN 结的伏安特性可用式)1e (I I T V Vs D -⋅=表示。
式中，I D 为流过PN 结的电流；I s 为PN 结的反向饱和电流，是一个与环境温度和材料等有关的参数，单位与I 的单位一致；V 为外加电压； V T =kT/q ，为温度的电压当量（其单位与V 的单位一致），其中玻尔兹曼常数k .J /K -=⨯2313810，电子电量)(C 1060217731.1q 19库伦-⨯=，则)V (2.11594T V T =，在常温（T=300K ）下，V T =25.875mV=26mV 。
当外加正向电压，即V 为正值，且V 比V T 大几倍时，1eTV V>>，于是TV V s eI I ⋅=，这时正向电流将随着正向电压的增加按指数规律增大，PN 结为正向导通状态.外加反向电压，即V 为负值，且|V|比V T 大几倍时，1eTV V <<，于是s I I -≈，这时PN 结只流过很小的反向饱和电流，且数值上基本不随外加电压而变，PN 结呈反向截止状态。
模拟电子技术基础课后答案(完整版)
第三部分 习题与解答习题1客观检测题一、填空题1、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则与 温度 有很大关系。
2、当PN 结外加正向电压时，扩散电流 大于 漂移电流，耗尽层 变窄 。
当外加反向电压时，扩散电流 小于 漂移电流，耗尽层 变宽 。
3、在N 型半导体中，电子为多数载流子， 空穴 为少数载流子。
二．判断题1、由于P 型半导体中含有大量空穴载流子，N 型半导体中含有大量电子载流子，所以P 型半导体带正电，N 型半导体带负电。
（ × ）2、在N 型半导体中，掺入高浓度三价元素杂质，可以改为P 型半导体。
（ √ ）3、扩散电流是由半导体的杂质浓度引起的，即杂质浓度大，扩散电流大；杂质浓度小，扩散电流小。
（× ）4、本征激发过程中，当激发与复合处于动态平衡时，两种作用相互抵消，激发与复合停止。
（ × ）5、PN 结在无光照无外加电压时，结电流为零。
（ √ ）6、温度升高时，PN 结的反向饱和电流将减小。
（ × ）7、PN 结加正向电压时，空间电荷区将变宽。
（× ）三．简答题1、PN 结的伏安特性有何特点？答：根据统计物理理论分析，PN 结的伏安特性可用式)1e (I I T V Vs D -⋅=表示。
式中，I D 为流过PN 结的电流；I s 为PN 结的反向饱和电流，是一个与环境温度和材料等有关的参数，单位与I 的单位一致；V 为外加电压； V T =kT/q ，为温度的电压当量（其单位与V 的单位一致），其中玻尔兹曼常数k .J /K -=⨯2313810，电子电量)(C 1060217731.1q 19库伦-⨯=，则)V (2.11594TV T =，在常温（T=300K ）下，V T =25.875mV=26mV 。
当外加正向电压，即V 为正值，且V 比V T 大几倍时，1eTV V >>，于是TV V s eI I ⋅=，这时正向电流将随着正向电压的增加按指数规律增大，PN 结为正向导通状态.外加反向电压，即V 为负值，且|V|比V T 大几倍时，1eTV V <<，于是s I I -≈，这时PN 结只流过很小的反向饱和电流，且数值上基本不随外加电压而变，PN 结呈反向截止状态。
模拟电子技术基础(完整课件)
>100000
封装好的集成电路
课程的教学方法
模电——“魔”电 特点：电路形式多、公式多、工程性强 教学方法： 课堂讲课 ——每章小结 ——自我检测题
——作业 ——作业反馈
——实验 ——答疑
总成绩＝期末（70％）＋平时（30％） 平时：作业、课堂、实验等
教材：《模拟电子技术基础》，李国丽王涌李如 春主编，高等教育出版社，国家级十二 五规划教材
就在这个过程中，爱迪生还发现了一 个奇特 的现象：一块烧红的铁会散发出电子云。后人 称之为爱迪生效应，但当时不知道利用这一效 应能做些什么。
1904年，英国发明家弗莱明在真空中加热的 电丝(灯丝)前加了一块板极，从而发明了第一 只电子管，称为二极管。
1906 年，美国发明家德福雷斯特，在二极管 的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板，从而 发明了第一只真空三极管，建树了早期电子技 术上最重要的里程碑——电子工业真正的诞生 起点 。
2000年10月10日，基尔比 与另外两位科学家共同分享 诺贝尔物理学奖。
获得2000年Nobel物理奖
1958年第一块集成电路：TI公司的Kilby，12个器件，Ge晶片
1959年7月30日，硅谷的仙童半导体公司的诺依斯 采用先进的平面处理技术研制出集成电路，也申请到 一项发明专利 ，题为“半导体器件——导线结构”； 时间比基尔比晚了半年，但确实是后来微电子革命的 基础。
1959年仙童制造的IC
诺依斯
1971年：全球第一个微处理器4004由Intel 公司推出，在它3毫米×4毫米的掩模上，有 2250个晶体管，每个晶体管的距离是10微米， 每秒运算6万次。也就是说，一粒米大小的芯片 内核，其功能居然与世界上第一台计算机—— 占地170平方米的、拥有1.8万个电子管的 “爱
模拟电子技术基础-清华大学-全套完整版
结电容不是常量！若PN结外加电压频率高到一定程 度，则失去单向导电性！
清华大学 华成英
华成英
问题
• 为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制 成本征半导体，导电性能极差，又将其掺杂， 改善导电性能？
• 为什么半导体器件的温度稳定性差？是多子还 是少子是影响温度稳定性的主要因素？
第一个集成电路及其发明者 （ Jack Kilby from TI ）
1958年9月12日，在德州仪器公司 的实验室里，实现了把电子器件集成 在一块半导体材料上的构想。42年以 后， 2000年获诺贝尔物理学奖。 “为现代信息技术奠定了基础”。
华成英
二、模拟信号与模拟电路
1. 电子电路中信号的分类
➢ 实际工程需要证明其可行性。强调定性分析。
➢ 实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存 在一定的误差范围的。 定量分析为“估算”。
➢ 近似分析要“合理”。 抓主要矛盾和矛盾的主要方面。 ➢ 电子电路归根结底是电路。不同条件下构造不同模型。
2. 实践性
➢ 常用电子仪器的使用方法 ➢ 电子电路的测试方法 ➢ 故障的判断与排除方法 ➢ EDA软件的应用方法
有利于漂移运动，形成漂移电 流。由于电流很小，故可近似 认为其截止。
华成英
四、PN 结的电容效应
1. 势垒电容
PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生变 化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放电相 同，其等效电容称为势垒电容Cb。
2. 扩散电容
PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子 的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和释放的 过程，其等效电容称为扩散电容Cd。
• 如何判断二极管的工作状态？ • 什么情况下应选用二极管的什么等效电路？
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当 T=300K时, UT = 26mV
K—波耳兹曼常数 T—绝对温度 q—电子电荷 u—外加电压 U 为反向时，且
§1.1 PN结及二极管
U正偏时, V>VT ∴ I=IseU/UT 实际特性在I较大时与指数特性有一定差异
∵在上面讨论忽略了引出线
PN结这种只允许一个方向电流顺利 通过的特性
—— 单向导电性
PN结两端加电压
PN结
-+ P -+ N
-+
P接“+” 正向偏置 N接“-”
I(mA)
E
击穿
P接“-” N接“+”
反向偏置
2023/4/16
U(V)
单向导电 性
§1.1 PN结及二极管
3.PN结伏安特性表示式
Is —— 反向饱和电流
决定于PN结的材料，制造工艺、温度
§1.1 PN结及二极管
二 PN结的特征——单向导电性
1.正向特征—又称PN结正向偏置
Vb
外电场作用下多子
推向耗尽层，使耗尽
层变窄，内电场削弱
扩散 > 漂移
从而在外电路中出现
了一个较大的电流
V
称 正向电流
§1.1 PN结及二极管
在正常工作范围内，PN结上外加电压 只要有变化，就能引起电流的显著变化。
<带负电荷> x3 →x2 →x1 空穴电流 空穴移动产生的电流 <带正电荷> x1 →x2 →x3
电子和空穴称为载流子
激发 束缚电子获能量成为自由电子 和空穴
自由电子浓度=空穴浓度
第一章 半导体器件
半导体物理基础知识
复合 运动中的自由电子如果“跳进” 空穴.重新被共价键束缚起来, 电子空穴对消失 称复合 复合在一定温度下,
（铜 铅）
绝缘体: 几乎不能传导电流
(橡皮 陶瓷 石英 塑料)
半导体: 导电能力介于导体与绝缘体之间
(本征 杂质)
(硅 锗) (都是4阶元素 )
第一章 半导体器件
半导体物理基础知识
一 本征半导体: ----- 纯净的半导体
共价键
在本征半导体晶体中，价
原子有序排列构成空间电子
共 价
点阵（晶格），外层电
4.最大反向工作电压URM
允许加的最大反向电压，超过此值容易 反向击穿 应用时取URM的一半
5.反向电流 IR
二极管反向击穿前的电流 越小越好
IR 与温度有关 6.最高工作频率fH
决定于Cj 工作频率高时因Cj的作用 二极管单向导电性变坏
§1.1 PN结及二极管
七 二极管模型 (等效电路)
理想时
正向偏置时 管压降为零 V=0 (短路) 反向偏置时 管电流为零 I=0 (开路)
谢源清
return
第一章 半导体器件
半导体基础知识
§1.1 PN结及晶体二极管
§1.2 晶体三极管
§1.3 场效应管
结型场效应管(JFET) 金属-氧化物-半导体场效应管 （MOSFET）
总结
return
第一章 半导体器件
半导体基础知识
自然界中物质按其导电能力可分为
导体 : 很容易传导电流的物质
1.空间电荷区
P型 N型半导体 结合在一起时， 由于交界面两测多子与少子 浓度不同
引起 扩散运动 （浓度差引起）
PN结
内电场
P型
N型
-- - - -- - - -- - - -- - - -
+++++ +++++ +++++ +++++
浓度差
扩散电流
漂移电流
电场作用
§1.1 PN结及二极管
N区电子→ P型与空穴结合 在P区留下带负电荷的离子
Ge 为uA 级 又∵少子是本征激发产生
∴管子制成后其数值与温度有关 T↑ → I’↑
§1.1 PN结及二极管
反向电流不仅很小，而且当外加电压 超过零点几伏后， ∵ 少子供应有限， 它基本不随外加电压的增加而增加。 ∴ 称为反向饱和电流
∵反偏时电压变化很大，而电流增加极微 ∴ PN结等效为一大电阻（反向电阻大）
晶体管的放大作用是通过 载流子的传输体现出来的
e
E B C各区作用 E区: 向基极(扩散)注入电子 形成电流IEN
B区向E区注入空穴形成电流IEP ∵发射区掺杂浓 ∴ IEN >>IEP IE≈ IEN=IBN+ICN
深了导电能力
杂质半导体中 多子浓度由掺杂浓度决定 少子浓度由温度决定 return
杂质半导体
掺入五价元素
+4
掺入三价元素
+4
+4
+5
+4
+4
+3
+4
+
N型 半导体
+4
多子—电子 P型 少子—空穴 半导体
+4
-
多子—空穴 少子—电子
§1.1 PN结及二极管
在一块硅片上，用不同的掺杂工艺。使其 一边形成N型半导体。另一边形成P型 半导体 则在其交界面附近形成了PN结。 一 PN结的形成
三 温度对伏安特性影响
I IS2 IS1
关系式:
T
T↑—正向特性左移反向
V(BR)
电流明显增大，T 每升
U
高10摄氏度 Is增加一倍
T
当T↑到一定程度时，
由本征激发产生的少子浓度超过原来杂质
电离产生的多子浓度，杂质半导体
与本征半导体一样，PN结不再存在
§1.1 PN结及二极管
为保证PN结正常工作。它的工作温度不能 太高，温度的限制与掺杂浓度有关，掺杂越 大，最高工作温度越高 三 PN结的击穿 当PN结处于反向偏置时,在一定范围内的反 向电压作用下,流过PN结的电流是很小的反向 饱和电流,但当反向电压超过某一数值后,反
P区空穴→ N区与电子复合 在N区留下带正电荷的离子
空间电荷区形 成一个由N指向 P的电场 —— 内电场
所以 在交
面附近形成了 不能移动的带 电离子组成的 空间电荷区
平衡后的PN结
§1.1 PN结及二极管
扩散使空间电荷区加宽。内电场加深， 而内电场阻止扩散进行
促使P区电子→N 引起 漂移运动
N区空穴→P
键
子为相邻原子共有，形
成 共价键
在绝对零度(-273.16)时晶体中没有自由电子, 所有价电子都被束缚在共价键中. 所以 半导体不能导电
第一章 半导体器件
半导体物理基础知识
电子—空穴对 当T 或光线照射下,少数价电子因热激发而获得 足够的能量挣脱共价键的束缚 ,成为自由电子.
同时在原来的共价键中留下一个空位称 空穴
绪论
一 主要内容
1 电子器件 二极管
管子 晶体管 场效应管 差分对管
组件 集成电路
器件的特性、 参数、等效电路
（熟悉）
绪论
2 、 电子电路
晶体管放大器 放大电路 场效应管放大器
集成运算放大器 功率放大器
电路组成， 工作原理， 性能特性， 基本分析方法
负反馈在放大电路中的应用 工程计算方法 放大器的频率响应
使半导体中载流子浓度一定
共价健
+4
晶体结构
特点
+4 电 子
电子、空穴两种 载流子成对出现；
+4
+4
空穴
常温下载流子数 量少，导电性差；
+4
受外界影响大。
第一章 半导体器件
半导体物理基础知识
二 杂质半导体- 在本征半导体中掺入微量的杂 质使其导电能力产生明显变化
N型半导体- 掺入微量的五价元素(磷 砷 锑)
（内电场引起）
内电场增加，扩散减弱，漂移增加。 最后 漂移 == 扩散
动态平衡
通过PN结之间电流为零
§1.1 PN结及二极管
2. 对称结与不对称结
∵ 空间电荷区中没有载流子 ∴又称耗尽层
∵ 耗尽层中正 负电荷量相等
∴ 当N与P区杂 质耗浓尽度层相在同两时个，区内的宽度也P+相图N结1等-8 —不对称对PN称结结PN＋结 否则杂质浓度较高的一侧耗尽层宽度 小于低的一侧——不对称结
击穿与温度特性同PN结
§1.1 PN结及二极管
六 二极管的主要参数
1.（静态）直流电阻
i ID • Q• i
Q — 二极管的工作点
u
ID——流过二极管电流
•
UD
u
UD—二极管二端电压 反偏时符号为UDR
2.（动态）交流电阻
rD
du di
≈ U/ I
Q
室温下
T=300K
rD≈
26mV IDQ
§1.1 PN结及二极管
正向PN结的结电容以扩散电容为主
§1.1 PN结及二极管
晶体二极管是由PN结加上电极引线和管 壳构成的，其结构示意图和电路符号分别如下
+结构P 示N意图－
特性：单向导电性
＋－
电路符号
五 二极管特性曲线
正向：当电压加到UD(ON)以上，才有明显 正向电流。 UD(ON)称死区（导通）电压 反向：电流很小
rD 正向约为几-几十 反向几十K-几M 正反向电阻相差越大 单向导电性越好
二极管交直流电阻都与工作点有关 且同一点的交、直流电阻也不相同 可见 二极管的交、直流电阻是两个不同
的概念,且等效电阻与电压、电流 之间的关系是非线性的
3.最大整流电流IF