【大学课件】模拟电子线路
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●热击穿
需要特别指出的是，普通二极管的反向击穿电 压较高，一般在几十伏到几百伏以上（高反压管可 达几千伏）。普通二极管在实际应用中不允许工作 在反向击穿区。
ppt课件
17
二极管的伏安特性方程：
可近似用PN结的伏安特性方程来表示。理论研究表明， PN结两端电压U与流过PN结的电流I之间的关系为
IIsa(teU/UT1)
受主杂质、多子、少子、空穴型半导体
+4
+4
+4
空穴
+4
+3
+4
受主 负离子
+4
+4
+4
负离子
（a）
（b）
图1.1.5 P型半导体
（a）结构示意图 （b）离p子pt课和件 载流子（不计本征激发）9
N半导体、P半导体电中性
半导体的特性： 1、热敏性 2、掺杂性 3、光敏性
ppt课件
10
第二节．半导体二极管
物质可分为： 导体：<=10-4Ω.cm 如：铜，银，铝
绝缘体：=109Ω.cm 如：橡胶，塑料 半导体其导电能力介于上面两者之间，一般 为四价元素的物质，即原子最外层的轨道上均有 四个价电子,所以称它们为4 价元素。
半导体有：元素半导体：硅（Si）、锗（Ge）等；
化合物半导体：砷化镓（GaAs）等
ppt课件
7
施主杂质、多数载流子（多子）、少数载流子（少子）、 电子型半导体
+4
+4
+4
自由电子
+4
+5
+4
正离子
+4
+4
+4
正离子
（a）
（b）
图1.1.4 N型半导体
（a）结构示意图 （b）离p子pt课和件 载流子（不计本征激发）8
二．P型半导体：在4 价硅或锗的晶体中掺入少量
的3 价杂质元素，如硼，锡，铟等。
模拟电子线路
ppt课件
1
第1章．半导体器件
半导体器件是组成各种电子电路——包括 模拟电路和数字电路，分立元件电路和集成电 路的基础。
本 章 讨 论 半 导 体 的 特 性 ， PN 结 的 单 向 导 电性，二极管、三极管、场效应管的结构，工 作原理，特性曲线和主要参数
ppt课件
2
第一节．半导体的特性
如温度升高，如在室温条件下，将有少数价 电子获得足够的能量，以克服共价键的束缚而成 为自由电子，其载流子的数量很少（自由电子的 数量）导电能力很弱。
ppt课件
5
束缚电子 本征激发 空穴、电子对 两种载流子： 电子与空穴载流子 产生与复合 动态平衡 载流子浓度与T有关
+4
+4
空穴
A
+4
+4
C
D
+4
+4
ppt课件
3
原子结构的简化模型
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
图1.1.1 硅或锗的 简化原子结构模型
+4
+4
+4
Байду номын сангаас图1.1.2 硅或锗晶体的共价健 结构示意图
ppt课件
4
1.1.1 本征半导体
●本征半导体
通常把非常纯净的、几乎不含杂质的且结构 完整的半导体晶体称为本征半导体。
在T=0K（相当于—273oC）时半导体不导电， 如同绝缘体一样。
（1.2.1）
Isat--反向饱和电流 UT =kT/q-温度电压当量，其中k为玻耳兹曼常数，T为 绝 对 温 度 ， q 为 电 子 电 量 。 在 室 温 （ 27℃ 或 300K ） 时 UT≈26mV。
ppt课件
18
三、二极管的主要参数
1、最大整流电流IF：指二极管长期工作时，允许通 过管子的最大正向平均电流。
1.2.1PN结及其单向导电性
单纯的P型或N型半导体，仅仅是导电能力增 强了，因此它还不是电子线路中所需要的半导体 器件。若在一块本征半导体上，两边掺入不同的 杂质，使一边成为P型半导体，另一边成为N型半 导体，则在两种半导体的交界面附近形成一层很 薄的特殊导电层——PN结。PN结是构成各种半 导体器件的基础。
14
1.2.2 半导体二极管及其基本特性
一、 二极管的结构与符号
a
阳极
阴极
PN
阳极
a
k
阳极引线
阴极引线
a
k
或
阴极
k
（a）
（b）
图1.2.3 二极管的结构和符号
（a）结构示意图 （b）符号
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15
二、二极管（PN结）伏安特性
1、正向特性、
“死区”、导通电压或开启电压；
室温下，硅管的Uon≈0.5V，
ppt课件
11
1.PN结的形成 扩散运动、空间电荷区、耗尽层、漂移运动、动态平 衡、内建电位差、势垒区或阻挡层
空间电荷区
P区
（耗尽层）
N区
空间电荷区
P区
（耗尽层）
N区
内电场
内电场
（a）
（b）
图1.2.1 PN结的形成
（a）载流子的扩散运动ppt课（件 b）平衡状态下的PN结 12
2.PN结的单向导电性原理 偏置、正向偏置（正偏）、反向偏置（反偏） 正向导通、反向截止
锗管的Uon≈0.1V。
管压降：硅管UD=0.6~0.8V，
锗管UD=0.1~0.3V
10
I（ m A ）
-U （ BR）
5
U on U D Isat
U（ V）
（ μ A）
图1.2.4ppt课二件极管的伏安特性曲线 16
2．反向击穿特性
反向特性、反向饱和电流、反向击穿电压。
●电击穿：雪崩击穿、齐纳击穿。
P区
耗尽层
N区
P区
耗尽层
N区
R 内电场
内电场
R
外电场 +U -
+U-
外电场
I
IR
V
V
（a）
（b）
图1.2.2 外加ppt课电件压时的PN结
13
（a）正偏 （b）反偏
PN结正偏时产生较大的正向电流 PN结处于导通状态。
PN结反偏时产生较小的反向电流， PN结处于截止状态。
故PN结具有单向导电性。
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+4
B 自由 电子
+4
+4
图1.1.3 本征激发现象
ppt课件
6
1.1.2 杂质半导体
在本征半导体中掺入少量的杂质，就会使半 导体的导电性能发生显著的改变。
根据掺入杂质的化合价的不同，杂质半导体 分为:
N型半导体和P型半导体两大类。
一．N型半导体：
在4价硅或锗的晶体中掺入少量的5价杂质元 素，如磷，锑，砷等。
稳压二极管的电路符号如图1.2.5所示
稳压二极管参数：稳定电压、稳定电流、动态电阻、额定 功耗、稳定电压的温度系数。
a
k
阳极
或
阴极
a
k
图1.2.5 稳压二极管的电路符号
ppt课件
20
五、 二极管的分类及其选择
2、最高反向工作电压UR： 3、 反向电流IR：指在室温下，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。
IR愈小单向导电性愈好。IR与温度有关（少子运动）
4、 最高工作频率：fM值主要决定于PN结结电容的
大小。结电容愈大，则fM愈低。
ppt课件
19
四．稳压二极管
利用二极管的反向击穿特性，可将二极管做成一种特 殊二极管——稳压二极管。稳压二极管简称稳压管
需要特别指出的是，普通二极管的反向击穿电 压较高，一般在几十伏到几百伏以上（高反压管可 达几千伏）。普通二极管在实际应用中不允许工作 在反向击穿区。
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二极管的伏安特性方程：
可近似用PN结的伏安特性方程来表示。理论研究表明， PN结两端电压U与流过PN结的电流I之间的关系为
IIsa(teU/UT1)
受主杂质、多子、少子、空穴型半导体
+4
+4
+4
空穴
+4
+3
+4
受主 负离子
+4
+4
+4
负离子
（a）
（b）
图1.1.5 P型半导体
（a）结构示意图 （b）离p子pt课和件 载流子（不计本征激发）9
N半导体、P半导体电中性
半导体的特性： 1、热敏性 2、掺杂性 3、光敏性
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10
第二节．半导体二极管
物质可分为： 导体：<=10-4Ω.cm 如：铜，银，铝
绝缘体：=109Ω.cm 如：橡胶，塑料 半导体其导电能力介于上面两者之间，一般 为四价元素的物质，即原子最外层的轨道上均有 四个价电子,所以称它们为4 价元素。
半导体有：元素半导体：硅（Si）、锗（Ge）等；
化合物半导体：砷化镓（GaAs）等
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施主杂质、多数载流子（多子）、少数载流子（少子）、 电子型半导体
+4
+4
+4
自由电子
+4
+5
+4
正离子
+4
+4
+4
正离子
（a）
（b）
图1.1.4 N型半导体
（a）结构示意图 （b）离p子pt课和件 载流子（不计本征激发）8
二．P型半导体：在4 价硅或锗的晶体中掺入少量
的3 价杂质元素，如硼，锡，铟等。
模拟电子线路
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1
第1章．半导体器件
半导体器件是组成各种电子电路——包括 模拟电路和数字电路，分立元件电路和集成电 路的基础。
本 章 讨 论 半 导 体 的 特 性 ， PN 结 的 单 向 导 电性，二极管、三极管、场效应管的结构，工 作原理，特性曲线和主要参数
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2
第一节．半导体的特性
如温度升高，如在室温条件下，将有少数价 电子获得足够的能量，以克服共价键的束缚而成 为自由电子，其载流子的数量很少（自由电子的 数量）导电能力很弱。
ppt课件
5
束缚电子 本征激发 空穴、电子对 两种载流子： 电子与空穴载流子 产生与复合 动态平衡 载流子浓度与T有关
+4
+4
空穴
A
+4
+4
C
D
+4
+4
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3
原子结构的简化模型
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
图1.1.1 硅或锗的 简化原子结构模型
+4
+4
+4
Байду номын сангаас图1.1.2 硅或锗晶体的共价健 结构示意图
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4
1.1.1 本征半导体
●本征半导体
通常把非常纯净的、几乎不含杂质的且结构 完整的半导体晶体称为本征半导体。
在T=0K（相当于—273oC）时半导体不导电， 如同绝缘体一样。
（1.2.1）
Isat--反向饱和电流 UT =kT/q-温度电压当量，其中k为玻耳兹曼常数，T为 绝 对 温 度 ， q 为 电 子 电 量 。 在 室 温 （ 27℃ 或 300K ） 时 UT≈26mV。
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三、二极管的主要参数
1、最大整流电流IF：指二极管长期工作时，允许通 过管子的最大正向平均电流。
1.2.1PN结及其单向导电性
单纯的P型或N型半导体，仅仅是导电能力增 强了，因此它还不是电子线路中所需要的半导体 器件。若在一块本征半导体上，两边掺入不同的 杂质，使一边成为P型半导体，另一边成为N型半 导体，则在两种半导体的交界面附近形成一层很 薄的特殊导电层——PN结。PN结是构成各种半 导体器件的基础。
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1.2.2 半导体二极管及其基本特性
一、 二极管的结构与符号
a
阳极
阴极
PN
阳极
a
k
阳极引线
阴极引线
a
k
或
阴极
k
（a）
（b）
图1.2.3 二极管的结构和符号
（a）结构示意图 （b）符号
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二、二极管（PN结）伏安特性
1、正向特性、
“死区”、导通电压或开启电压；
室温下，硅管的Uon≈0.5V，
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11
1.PN结的形成 扩散运动、空间电荷区、耗尽层、漂移运动、动态平 衡、内建电位差、势垒区或阻挡层
空间电荷区
P区
（耗尽层）
N区
空间电荷区
P区
（耗尽层）
N区
内电场
内电场
（a）
（b）
图1.2.1 PN结的形成
（a）载流子的扩散运动ppt课（件 b）平衡状态下的PN结 12
2.PN结的单向导电性原理 偏置、正向偏置（正偏）、反向偏置（反偏） 正向导通、反向截止
锗管的Uon≈0.1V。
管压降：硅管UD=0.6~0.8V，
锗管UD=0.1~0.3V
10
I（ m A ）
-U （ BR）
5
U on U D Isat
U（ V）
（ μ A）
图1.2.4ppt课二件极管的伏安特性曲线 16
2．反向击穿特性
反向特性、反向饱和电流、反向击穿电压。
●电击穿：雪崩击穿、齐纳击穿。
P区
耗尽层
N区
P区
耗尽层
N区
R 内电场
内电场
R
外电场 +U -
+U-
外电场
I
IR
V
V
（a）
（b）
图1.2.2 外加ppt课电件压时的PN结
13
（a）正偏 （b）反偏
PN结正偏时产生较大的正向电流 PN结处于导通状态。
PN结反偏时产生较小的反向电流， PN结处于截止状态。
故PN结具有单向导电性。
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+4
B 自由 电子
+4
+4
图1.1.3 本征激发现象
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6
1.1.2 杂质半导体
在本征半导体中掺入少量的杂质，就会使半 导体的导电性能发生显著的改变。
根据掺入杂质的化合价的不同，杂质半导体 分为:
N型半导体和P型半导体两大类。
一．N型半导体：
在4价硅或锗的晶体中掺入少量的5价杂质元 素，如磷，锑，砷等。
稳压二极管的电路符号如图1.2.5所示
稳压二极管参数：稳定电压、稳定电流、动态电阻、额定 功耗、稳定电压的温度系数。
a
k
阳极
或
阴极
a
k
图1.2.5 稳压二极管的电路符号
ppt课件
20
五、 二极管的分类及其选择
2、最高反向工作电压UR： 3、 反向电流IR：指在室温下，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。
IR愈小单向导电性愈好。IR与温度有关（少子运动）
4、 最高工作频率：fM值主要决定于PN结结电容的
大小。结电容愈大，则fM愈低。
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四．稳压二极管
利用二极管的反向击穿特性，可将二极管做成一种特 殊二极管——稳压二极管。稳压二极管简称稳压管