第1章常用半导体器件(精)
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常用半导体器件
1.特点：非线性
I
反向击穿 电压U(BR)
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。
正向特性
P+ – N
导通压降
硅0.6~0.8V 锗0.1~0.3V
U
硅管0.5V, 开启电压
锗管0.1V。
外加电压大于开启 电压二极管才能通。
+ + ++ + + + + ++ + + + + ++ + +
P IF
内电场 N
外电场
+–
P接正、N接负
动画
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。
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PN 结加反向电压（反向偏置） P接负、N接正
掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明显改变(可做成各种不同用途的半导 体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。
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一、本征半导体
完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征 半导体。
价电子
Si
Si
共价健
Si
Si
晶体中原子的排列方式
硅单晶中的共价健结构
共价键中的两个电子，称为价电子。
是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压， 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。
第1章 常用半导体器件(1)
(a)
空间电荷区
N区
移到P型区的空穴填补了原来交界
面上P型区所失去的空穴， 从P型区
漂移到N型区的自由电子填补了原 来交界面上N型区所失去的自由电 子，漂移运动的结果是使空间电荷
内电场 Uho
区变窄。空间电荷区称为阻挡层。
第第1章1章常晶用体半二导极体管器与件三极管
1． PN结的形成
当多子的扩散运动和少子 的漂移运动达到动态平衡时，空 间电荷区的宽度一定，PN结电 流为零。在动态平衡时，由内电 场产生的电位差称为内建电位差 Uho, 如图（b）所示。处于室温 时 ， 锗 的 Uho≈0.2~0.3 V ， 硅 的 Uho≈0.5~0.7 V。
多子扩散运动使空间电荷区加宽。
第第1章1章常晶用体半二导极体管器与件三极管
1． PN结的形成
空穴 负离子 正离子 自由电子
内电场：在空间电荷区里，由带正 P区
N区
电的N型区指向带负电的P型区的电 场。 内电场阻止多子的扩散运动、
内电场推动少数载流子产生漂移运 动（载流子从浓度低的区域向浓度 高的区域的运动。） 。从N型区漂 P 区
第第1章1章常晶用体半二导极体管器与件三极管
2. P型半导体
因三价杂质原子 在与硅原子形成共价 键时，缺少一个价电 子而在共价键中留下 一个空穴。
空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。 三价杂质 因而也称为受主原子。
在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂 形成；自由电子是少数载流子， 由热激发形成。
第第1章1章常晶用体半二导极体管器与件三极管
第1章 常用半导体器件
1.1 半导体基础知识 1.2 半导体二极管 1.3 半导体三极管 1.4 半导体场效应管
常用半导体器件
流的限流电阻！
稳压二极管的应用
稳压二极管技术数据为：稳压值UZ=10V，Izmax=12mA， Izmin=2mA，负载电阻RL=2k，输入电压ui=12V，限流电阻 R=200 ，求iZ。
若负载电阻变化范围为1.5 k -- 4 k ，是否还能稳 压？
i
iL
R ui DZ
iz UZ RL uO
i
工作原理： 无光照时，与普通二极管一样。
有光照时，分布在第三、四象限。
三、变容二极管 四、隧道二极管 五、肖特基二极管
• 作业 • 1.3 1.4 1.6 1.7
§1.3 晶体三极管
一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的放大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶体管特性的影响 五、主要参数
PN结的伏安特性
i = f (u )之间的关系曲线。
i/ mA
60
40
正向特性
20
–50 –25
反 向
0 0.5 1.0 u / V 击穿电–压0.002
特
U(BR–) 0.004
性
图 1.1.8 PN结的伏安特性
反向击穿 齐纳击穿 雪崩击穿
四、PN结的电容效应
当PN上的电压发生变化时，PN 结中储存的电荷量 将随之发生变化，使PN结具有电容效应。
ui和uo的波形如图所示
u o /V
10
t
O
讨论：解决两个问题
• 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？
对V和Ui二极管的模 型有什么不同与uD可比，则需图解： ID 实测特性
Q
uD=V－iR
UD
五、稳压二极管
限流电阻
电工学下册电子技术教学课件艾永乐等第1章常用半导体器件
IR
为反向饱和电流。但IR与温内电场 E
度有关。
EW
R
1.1 半导体的导电特性
PN结加正向电压时，呈现低电阻，具 有较大的正向扩散电流；
PN结加反向电压时，呈现高电阻，具 有很小的反向漂移电流。
由此可以得出结论：PN结具有单向导 电性。
1.2 半导体二极管 1. 二极管的结构
在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极 管按结构分有点接触型、面接触型和P平N结面面型积三小大，类结。电
RL
-
1.3 特殊二极管
稳压二极管主要参数
(1) 稳定电压VZ
在规定的稳压管反向工作
电流IZ 下，所对应的反向工作
电压。
(2) 动态电阻rZ
rZ =VZ /IZ
(3)额定功率 PZ (4)最大稳定工作电流 IZmax 和最小稳定工作电流 IZmin
(5)稳定电压温度系数——VZ
1.3 特殊二极管
VT 称为开启电压
1.5 场效应晶体管
vDS对沟道的控制作用
当vGS一定（vGS >VT ）时，
vDS iD 沟道电位梯度 靠近漏极d处的电位升高 电场强度减小 沟道变薄
整个沟道呈楔形分布
1.5 场效应晶体管
vDS对沟道的控制作用
当vGS一定（vGS >VT ）时，
vDS iD 沟道电位梯度
0.04 0.06 0.08 0.10 1.50 2.30 3.10 3.95 1.54 2.36 3.18 4.05
结论:
• 1）三电极电流关系
• 2） IC IB ， IC IE • 3） IC IB
IE = IB + IC
把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大
电子电路基础习题册参考答案-第一章
电子电路基础习题册参考答案（第三版）全国中等职业技术第一章常用半导体器件§1-1 晶体二极管一、填空题1、物质按导电能力的强弱可分为导体、绝缘体和半导体三大类，最常用的半导体材料是硅和锗。
2、根据在纯净的半导体中掺入的杂质元素不同，可形成 N 型半导体和 P 型半导体。
3、纯净半导体又称本征半导体，其内部空穴和自由电子数相等。
N型半导体又称电子型半导体，其内部少数载流子是空穴；P型半导体又称空穴型半导体，其内部少数载流子是电子。
4、晶体二极管具有单向导电性，即加正向电压时，二极管导通，加反向电压时，二极管截止。
一般硅二极管的开启电压约为 V，锗二极管的开启电压约为 V；二极管导通后，一般硅二极管的正向压降约为 V,锗二极管的正向压降约为V。
5.锗二极管开启电压小，通常用于检波电路，硅二极管反向电流小，在整流电路及电工设备中常使用硅二极管。
6.稳压二极管工作于反向击穿区，稳压二极管的动态电阻越小，其稳压性能好。
7在稳压电路中，必须串接限流电阻，防止反向击穿电流超过极限值而发生热击穿损坏稳压管。
8二极管按制造工艺不同，分为点接触型、面接触型和平面型。
9、二极管按用途不同可分为普通二极管、整流二极管、稳压二极管、开关、热敏、发光和光电二极管等二极管。
10、二极管的主要参数有最大整流电流、最高反向工作电压、反向饱和电流和最高工作频率。
11、稳压二极管的主要参数有稳定电压、稳定电流和动态电阻。
12、图1-1-1所示电路中，二极管V1、V2均为硅管，当开关S与M 相接时，A点的电位为无法确定 V,当开关S与N相接时，A点的电位为 0 V.13图1-1-2所示电路中，二极管均为理想二极管，当开关S打开时，A点的电位为 10V 、流过电阻的电流是 4mA ；当开关S闭合时，A点的电位为 0 V，流过电阻的电流为 2mA 。
14、图1-1-3所示电路中，二极管是理想器件，则流过二极管V1的电流为，流过V2的电流为 ,输出电压U0为 +5V。
第1章常用半导体器件
1.1.1 本征半导体
纯净的具有晶体结构的半导体
一、导体、半导体和绝缘体 导体、
导体：自然界中很容易导电的物质称为导体， 导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属 导体 一般都是导体。 一般都是导体。 绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体 绝缘体， 绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡 陶瓷、塑料和石英。 皮、陶瓷、塑料和石英。 半导体： 半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘 半导体， 体之间，称为半导体 如锗、 体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓 和一些硫化物、氧化物等。 和一些硫化物、氧化物等。
二、P 型半导体
杂质元素， 在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 价杂质元素，如 铟等， 型半导体。 硼、镓、铟等，即构成 P 型半导体。
+4 +4 +4
3 价杂质原子称为 受主原子。 受主原子。 空穴浓度多于电子 浓度， 浓度，即 p >> n。空穴 。 为多数载流子， 为多数载流子 ， 电子为 少数载流子。 少数载流子。
五、PN结的电容效应 结的电容效应
上的电压发生变化时， 当PN上的电压发生变化时，PN 结中储存的电荷量 上的电压发生变化时 将随之发生变化， 结具有电容效应。 将随之发生变化，使PN结具有电容效应。 结具有电容效应 势垒电容 电容效应包括两部分 扩散电容 1. 势垒电容 b 势垒电容C 结的空间电荷区变化形成的。 是由 PN 结的空间电荷区变化形成的。
公式推导过程略
四、PN结的伏安特性 结的伏安特性
i = f (u )之间的关系曲线。 之间的关系曲线。
i/ mA
60 40 20 –50 –25 0 0.5 1.0 u / V – 0.002
正向特性
纯净的具有晶体结构的半导体
一、导体、半导体和绝缘体 导体、
导体：自然界中很容易导电的物质称为导体， 导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属 导体 一般都是导体。 一般都是导体。 绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体 绝缘体， 绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡 陶瓷、塑料和石英。 皮、陶瓷、塑料和石英。 半导体： 半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘 半导体， 体之间，称为半导体 如锗、 体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓 和一些硫化物、氧化物等。 和一些硫化物、氧化物等。
二、P 型半导体
杂质元素， 在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 价杂质元素，如 铟等， 型半导体。 硼、镓、铟等，即构成 P 型半导体。
+4 +4 +4
3 价杂质原子称为 受主原子。 受主原子。 空穴浓度多于电子 浓度， 浓度，即 p >> n。空穴 。 为多数载流子， 为多数载流子 ， 电子为 少数载流子。 少数载流子。
五、PN结的电容效应 结的电容效应
上的电压发生变化时， 当PN上的电压发生变化时，PN 结中储存的电荷量 上的电压发生变化时 将随之发生变化， 结具有电容效应。 将随之发生变化，使PN结具有电容效应。 结具有电容效应 势垒电容 电容效应包括两部分 扩散电容 1. 势垒电容 b 势垒电容C 结的空间电荷区变化形成的。 是由 PN 结的空间电荷区变化形成的。
公式推导过程略
四、PN结的伏安特性 结的伏安特性
i = f (u )之间的关系曲线。 之间的关系曲线。
i/ mA
60 40 20 –50 –25 0 0.5 1.0 u / V – 0.002
正向特性
模电助教版第1章常用半导体器件FE
半导体器件的频率特性
01
02
03
频率响应
描述半导体器件在不同频 率下的工作性能。
频率限制
由于半导体器件内部电子 和空穴的运动速度限制， 存在一个最高工作频率。
频率变换
通过改变半导体器件的结 构和材料，可以实现不同 频率下的工作。
半导体器件的噪声特性
噪声来源
主要包括热噪声、散粒噪 声和闪烁噪声等。
04伏安特性定义
描述半导体器件在工作状态下， 输入电压与输出电流之间的关系。
线性区与饱和区
在一定的工作电压范围内，半导体 器件的伏安特性呈现线性关系；超 过该范围，器件进入饱和区，电流 不再随电压增大而增大。
截止区与击穿区
当输入电压过低或过高时，半导体 器件处于截止区或击穿区，此时电 流极小或为零。
05
04
1970年代
超大规模集成电路技术的突破，使得 电子设备更加微型化和智能化。
02
半导体基础知识
半导体的定义与分类
总结词
半导体的定义与分类
详细描述
半导体的定义是具有导电性，但导电性介于导体和绝缘体之间的材料。根据导 电性能的不同，半导体可以分为n型和p型两种类型。
半导体材料特性
总结词
半导体材料特性
详细描述
半导体材料具有特殊的物理和化学性质，如高掺杂性、光电效应等。这些特性使 得半导体在电子、光电子、微电子等领域具有广泛的应用。
半导体物理基础
总结词
半导体物理基础
详细描述
半导体物理是研究半导体材料中电子状态和运动的学科，包括能带理论、载流子类型与浓度、迁移率等基本概念。 这些理论为理解半导体的性质和应用提供了基础。
三极管
总结词
模拟电子技术基础常用半导体器
恒压模型
（硅二极管典型值）
折线模型
（硅二极管典型值）
设
二极管的近似分析计算
I
R
10V
E
1kΩ
I
R
10V
E
1kΩ
例：
恒压源模型
测量值 9.32mA
相对误差
理想二极管模型
R
I
10V
E
1kΩ
相对误差
0.7V
二极管的模型
D
U
串联电压源模型
U D 二极管的导通压降。硅管 0.7V；锗管 0.3V。
理想二极管模型
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。
能够用简单、理想的模型来模拟电子
02
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。
器件的复杂特性或行为的电路称为等效电路，
03
能够模拟二极管特性的电路称为二极管的 等效电路，也称为二极管的等效模型。
－
－
－
－
－
－
N型半导体
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
扩散运动
内电场E
PN结处载流子的运动
内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。
（硅二极管典型值）
折线模型
（硅二极管典型值）
设
二极管的近似分析计算
I
R
10V
E
1kΩ
I
R
10V
E
1kΩ
例：
恒压源模型
测量值 9.32mA
相对误差
理想二极管模型
R
I
10V
E
1kΩ
相对误差
0.7V
二极管的模型
D
U
串联电压源模型
U D 二极管的导通压降。硅管 0.7V；锗管 0.3V。
理想二极管模型
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。
能够用简单、理想的模型来模拟电子
02
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。
器件的复杂特性或行为的电路称为等效电路，
03
能够模拟二极管特性的电路称为二极管的 等效电路，也称为二极管的等效模型。
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N型半导体
+
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扩散运动
内电场E
PN结处载流子的运动
内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。
第一章常用半导体器件111
导体：载流子－－自由电子 半导体：载流子－－自由电子和空穴
温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导 体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个 重要的外部因素。
第1章 常用半导体器件
1.1.2 杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量的杂质（元素）， 就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是 掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。
结束
(1-16)
第1章 常用半导体器件
多余 电子
+4 +4
磷原子
+5
+4
N 型半导体中 的载流子是什 么？
1、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。 2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。
掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自 由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流 子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。
P型区
空间电 N型区 荷区
结束
(1-24)
电位V
UD
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
P型区
空间电 荷区
N型区
空间电荷区两边存在电位差ＵＤ－称电位壁垒。
硅：0.6～0.8Ｖ
锗：0.2～0.3Ｖ
（空间电荷区、耗尽层）
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导 体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个 重要的外部因素。
第1章 常用半导体器件
1.1.2 杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量的杂质（元素）， 就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是 掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。
结束
(1-16)
第1章 常用半导体器件
多余 电子
+4 +4
磷原子
+5
+4
N 型半导体中 的载流子是什 么？
1、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。 2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。
掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自 由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流 子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。
P型区
空间电 N型区 荷区
结束
(1-24)
电位V
UD
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
P型区
空间电 荷区
N型区
空间电荷区两边存在电位差ＵＤ－称电位壁垒。
硅：0.6～0.8Ｖ
锗：0.2～0.3Ｖ
（空间电荷区、耗尽层）
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
模拟电子技术基础第四版(童诗白)课后答案【精华版】
模拟电子技术基础第四版(童诗白)课后答案【精华版】本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March模拟电子技术基础第1章 常用半导体器件选择合适答案填入空内。
(l)在本征半导体中加入( A )元素可形成N 型半导体，加入( C )元素可形成P 型半导体。
A.五价 B.四价 C.三价(2)当温度升高时，二极管的反向饱和电流将(A) 。
A.增大 B.不变 C.减小(3)工作在放大区的某三极管，如果当I B 从12 uA 增大到22 uA 时，I C 从l mA 变为2mA ，那么它的β约为( C ) 。
.91 C(4)当场效应管的漏极直流电流I D 从2mA 变为4mA 时,它的低频跨导g m 将( A ) 。
A.增大；B.不变；C.减小 电路如图 所示，已知10sin i u t ω=(V )，试画出i u 与o u 的波形。
设二极管导通电压可忽略不计。
图 解图解：i u 与o u 的波形如解图所示。
电路如图所示，已知t u iωsin 5=(V )，二极管导通电压U D =。
试画出i u 与o u 的波形图，并标出幅值。
图 解图电路如图所示, 二极管导通电压U D =,常温下mV U T 26≈，电容C 对交流信号可视为短路；i u 为正弦波，有效值为10mV 。
试问二极管中流过的交流电流的有效值为多少解：二极管的直流电流 ()/ 2.6DD I V U R mA =-=其动态电阻:/10D T D r U I ≈=Ω 图故动态电流的有效值：/1di D I U r mA =≈现有两只稳压管，稳压值分别是6V 和8V ，正向导通电压为。
试问： (1)若将它们串联相接，则可得到几种稳压值各为多少 (2)若将它们并联相接，则又可得到几种稳压值各为多少解：(1)串联相接可得4种：；14V ；；。
(2)并联相接可得2种：；6V 。
第1章 常用半导体器件PrelectEdition
电子—空穴对
电子电流
空穴电流
载流子
第1章 常用半导体器件 章
＋4
＋4
＋4
由于热激发而产 生的自由电子
＋4 ＋4 ＋4
自由电子移走 后留下的空穴
＋4 ＋4 ＋4
图1.1.3本征半导体中的自由电子和空穴
第1章 常用半导体器件 章
本征半导体在热激发下产生电子空穴对的现象称为本征激 发。在电子空穴对产生的同时，自由电子在运动的过程中 如果与空穴相遇就会填补空穴，两者一起消失，这种现象 称为复合 复合。电子空穴对的产生和复合都在不停的发生，在 复合 一定的温度下，本征激发产生的电子空穴对与复合的电子 空穴对数目相等，达到动态平衡 动态平衡。即在一定温度下，本征 动态平衡 半导体中的载流子浓度 载流子浓度是一定的。当温度升高时，热运动 载流子浓度 加剧，挣脱共价键束缚的自由电子增多，空穴也相应增多； 电子空穴对的增多也增加了电子空穴对复合的机会，最终 在升高的载流子浓度下达到新的动态平衡 动态平衡，导电能力提高。 动态平衡
第1章 常用半导体器件 章
＋4
＋4
＋4
自由电子
＋4 ＋5 ＋4
施主原子
＋4 ＋4 ＋4
图1.1.4N型半导体示意图
第1章 常用半导体器件 章
由于掺入晶体的杂质原子可以提供电子，故称之为施主原 施主原 子。掺入的杂质越多，自由电子的浓度就越高，导电性能 就越强。N型半导体中自由电子的浓度大于空穴的浓度， 因此称自由电子为多数载流子 多数载流子，简称多子 多子，空穴为少数载 多数载流子 多子 少数载 流子，简称少子 少子。 流子 少子 在N型半导体中，由于自由电子的浓度增加，于是增加了 电子与空穴复合的机会，因此在同一温度下本征激发产生 的空穴的浓度降低。J.米尔曼证明了半导体中两种载流子 的浓度的乘积在同一温度下是恒定值，与掺杂浓度无关， 即
模电第1章 常用半导体器件
1、工程性
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。 电子电路的定量分析称为“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。
估算不同的参数需采用不同的模型，可用电路的
基本理论分析电子电路。
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第一章 常用半导体器件
+4
+4
+4 自由电子
+4
+5 +4
+4 施主原子
+4
+4
+4
图 1.1.3
N 型半导体
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第一章 常用半导体器件
二、 P 型半导体
在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 价杂质元素，如 硼、镓、铟等，即构成 P 型半导体。
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第一章 常用半导体器件
导
言
本课程成绩评定标准
作业
考勤
10 %
10 %
实验报告
考试
10 %
70 %
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第一章 常用半导体器件
导
言
一、电子技术的发展 二、模拟信号与模拟电路 三、“模拟电子技术基础”课程的特 点 四、如何学习这门课程 五、课程的目的 六、考查方法
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第一章 常用半导体器件
本征半导体掺入 5 价元素后，原来晶体中的某些 硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有 5 个价 电子，其中 4 个与硅构成共价键，多余一个电子只受 自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。 自由电子浓度远大于空穴的浓度，即 n >> p 。 电子称为多数载流子(简称多子)， 空穴称为少数载流子(简称少子)。 5 价杂质原子称为施主原子。
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。 电子电路的定量分析称为“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。
估算不同的参数需采用不同的模型，可用电路的
基本理论分析电子电路。
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第一章 常用半导体器件
+4
+4
+4 自由电子
+4
+5 +4
+4 施主原子
+4
+4
+4
图 1.1.3
N 型半导体
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第一章 常用半导体器件
二、 P 型半导体
在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 价杂质元素，如 硼、镓、铟等，即构成 P 型半导体。
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第一章 常用半导体器件
导
言
本课程成绩评定标准
作业
考勤
10 %
10 %
实验报告
考试
10 %
70 %
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第一章 常用半导体器件
导
言
一、电子技术的发展 二、模拟信号与模拟电路 三、“模拟电子技术基础”课程的特 点 四、如何学习这门课程 五、课程的目的 六、考查方法
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第一章 常用半导体器件
本征半导体掺入 5 价元素后，原来晶体中的某些 硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有 5 个价 电子，其中 4 个与硅构成共价键，多余一个电子只受 自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。 自由电子浓度远大于空穴的浓度，即 n >> p 。 电子称为多数载流子(简称多子)， 空穴称为少数载流子(简称少子)。 5 价杂质原子称为施主原子。
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制造三极 管时应具 备的结构
特点
1.3.2 三极管的电流放大作用
• 1.三极管的工作条件
• 二极管的主要性能是单向导电性，三极管的主要 性能是具有电流放大作用。三极管具有放大作用 的外部条件是必须外加合适的偏置电压，使三极 管的发射结处于正向偏置，集电结处于反向偏置 。
• 2.三极管的电流放大作用
1.3.6 片状三极管器件
• 1.片状三极管外形
• 额定功率在100～200mW的小功率三极管采用 SOT-23形式封装，大功率三极管多采用SOT-89 形式封装
1.3.6 片状三极管器件
• 2.带阻片状三极管
• 带阻片状三极管是指在三极管的管芯内加入一 只电阻或两只电阻
1.3.6 片状三极管器件
（1）肖特基二极管
常见的肖 特基二极 管封装形
式
• （2）稳压二极管
• 稳压值在2～30V，额定功率为0.5W的片状稳
压二极管的封装多采用SOT-23形式，额定功率为 1W的多采用SOT-89（1W）形式封装。
• （3）开关二极管
• 该类管子用于数字脉冲电路及电子开关电路，片 状开关管分为单开关二极管和复合开关二极管两 大类
第1章 常用半导体器件
本章要点
本章导读： 半导体二极管、三极管、场效应管 是电子电路中的重要元件，本章将讨 论它们的结构、工作原理、特性、主 要参数及检测方法，为以后学习各种 电路打下基础
1.1 半导体和PN结
• 1.1.1 半导体
按导电能力的 大小划分
导体、半导体和绝缘体
半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。半导体之所 以得到广泛的应用，是因为人们发现半导体具有三个奇 妙且可贵的特性:掺杂性、热敏性、光敏性。
1.3.5 三极管的主要参数
• 1.电流放大系数β
• 电流放大系数β表明管子的电流放大能力。常 用三极管的β值通常在20～200之间，在一般放大 电路中，采用β为30～80的三极管为宜。β值太小 放大作用差，但β太大易使管子性能不稳定。
• 2.极间反向电流 • （1）集电极—基极反向饱和电流 • （2）集电极—发射极反向饱和电流 • 3.极限参数 • （1）集电极最大允许电流 • （2）集电极—发射极间反向击穿电压 • （3）集电极最大允许管耗
耗尽型MOS管的结构和符号
1.4.2 绝缘栅场效应管
• 2.N沟道耗尽型MOS管 • （2）工作原理
①工作条件
②放大作用
1.4.2 绝缘栅场效应管
• 2.N沟道耗尽型MOS管 • （3）特性曲线
N沟道耗尽型MOS管的特性曲线
1.4.3 场效应管使用注意事项
• 1.结型场效应管的栅源电压不能接反，因为它工 作在反偏状态。
• 3.组合双三极管 • 组合双三极管是指一个封装内包含有两只三极
管，有些还带有偏置电阻。
1.4 场效应管
• 1.4.1 结型场效应管 • 1.结构和符号
N沟道结型场效应管
P沟道结型场效应管
• 2.工作原理
三极管与场效应管工作原理对比示意图
• 3.特性曲线
N沟道结型场效应管的特性曲线
• 讨论 • ①可变电阻区 • 可变电阻区位于特性曲线的起始上升部分。 • ②恒流区（放大区） • 恒流区位于输出特性曲线的近似水平部分。 • ③击穿区 • 恒流区的右边，曲线向上弯曲的部分是击穿区。
它是一种用特殊工艺制造的硅二极管，只要反向电流不超 过极限电流，管子工作在击穿区并不会损坏，属可逆击穿， 这与普通二极管破坏性击穿是截然不同的。稳压管工作在 反向击穿区域时，利用其陡峭的反向击穿特性在电路中起 稳定电压作用。
稳压管主要用于恒压源、辅助电源和基准电源电路，在数 字逻辑电路中还常用作电平转移等。
1.2 半导体二极管
• 1.2.1 二极管的结构与符号
• PN结加上引出线和管壳就构成半导体二极管（简 称二极管）。
二极管的结构示意图
二极管的符号
1.2.2 二极管的伏安特性和参数
• 1.观察二极管的导电性
（a）观察指示 灯是否发亮， （b）再观察指 示灯的亮暗情况
• 2.二极管的主要特性
（1）加正向电压导通 在二极管的两电极加上电压， 称为给二极管以偏置。 （2）加反向电压截止 与正向偏置相反，如果将电源 负极与二极管的正极相连，电源正极与二极管的负极 相连，称为反向偏置，简称反偏。
1.1.2 N型半导体和P型半导体
• 掺入杂质后的半导体称为杂质半导体。 • 杂质半导体分为N型半导体和P型半导体两类
若在纯净的四价元素硅中采用 一定的制造工艺，掺入微量五 价元素（例如磷）
若在纯净的四价元素硅中采用 一定的制造工艺掺入微量的三 价元素（例如硼）
N型半导体 P型半导体
1.1.3 PN结及其单向导电性
• 2.MOS管因栅极与其他部分绝缘，栅极极易感应 而产生高电压致使管子击穿损坏，所以栅极不能 悬空。
• 3.单极型晶体管与双极型晶体管使用上的比较 • 场效应管参与导电的只有一种载流子（多数载
流子），例如N沟道的场效应管参与导电的是电 子载流子，因此场效应管又称为单极型晶体管。 半导体三极管中两种极性的载流子（多数载流子 和少数载流子）都参与导电，所以也称为双极型 晶体管。
• 4.主要参数
• （1）直流参数 • ①夹断电压 • ②饱和漏极电流 • ③直流输入电阻
（2）交流参数 • （3）极限参数 • ①最大漏源电压 • ②最大栅源电压 • ③最大耗散功率
1.4.2 绝缘栅场效应管
• 1.N沟道增强型绝缘栅场效应管 • （1）结构和符号
N沟道增强型MOS管结构示意图
• （4）复合二极管
• 所谓“复合二极管”是指在一个封装内，包含
有2个以上的二极管，以满足不同的电路工作要求 ，同时可减小元器件的数量和体积，复合二极管 的组合形式有共阴极式、共阳极式、串联式和独 立输出式等类型。
复合二极管的组合形式
复合二极管的常见封装形式
1.3 半导体三极管
• 1.3.1 三极管的结构
若把图中的 三极管看做 一个广义的 结点，则以 上关系符合 基尔霍夫电 流定律。
三极管电流放大作用测试电路
1.3.3 三极管在放大电路中的三种连接方式
无论哪种接法，要想 使三极管有放大作用， 都必须保证发射结正 向偏置、集电结反向
偏置这个工作条件
• 发射极接法、共基极接法和共集电极接法
1.3.4 三极管的伏安特性曲线
4.二极管的主要参数
• （1）最大整流电流 • （2）最高反向工作电压 • （3）反向电流
1.2.3 二极管的应用
二极管限幅电路
二极管限幅电路可用作保护电路，以防止半导体器件由 于过压而被损坏，也可用来产生数字信号中的恒幅波。
思考题
• 1.画出二极管的符号和文字符号，并说明二极管的主要特 性。
• 1.三极管输入特性曲线
输入特性曲线与二极 管的伏安特性曲线形 状相似，因为三极管 的基极与发射极之间 也是一个PN结。三极 管输入特性曲线也有 死区，硅管死区电压 约为0.5V，锗管约为 0.1V。
1.3.4 三极管的伏安特性曲线
• 2.三极管输出特性曲线
根据三极管的不同工 作状态，输出特性曲 线可分为三个工作区， 即放大区、截止区和 饱和区。
• 3.光电二极管
• 光电二极管又称为光 敏二极管，其符号和元 件外形如图1-16所示。 光电二极管也是由一个 PN结构成，但是它的PN 结面积较大，通过管壳 上的一个玻璃窗口来接 收入射光。光电二极管 常用作传感器的光敏元 件，可将光信号转换为 电信号。大面积的光电 二极管可用来作电源， 即光电池。
稳压管的伏安特性曲线
稳压管的应用
• （2）稳压管的主要参数
• 稳定电压 • 稳定电流 • 最大稳定电流 • 耗散功率 • 动态电阻 • 温度系数k反映由温度变化而引起的稳定电压变化
。
• 2.发光二极管
• 发光二极管是一种把 电能变成光能的半导 体器件，由磷化镓、 砷化镓等半导体材料 制成，符号如图1-14 （a）所示，发光二 极管的种类按外形可 分为:圆形、方形等 。如图1-14（b）所 示。
综上所述，二极管具有“加正向偏 压导通，加反向偏压截止”的导电 特性，即单向导电性，它是二极管 最重要的特性。
小知识 二极管为什么具有 单向导电性?
• 二极管的核心是PN结，因此二极管的单向导电性是由PN结的特性所 决定的。
• （1）PN结加上正向电压的情况 将PN结的P区接电源正极，N区接 电源负极，此时外加电压对PN结产生的电场与PN结内电场方向相反 ，削弱了PN结内电场，使得多数载流子能顺利通过PN结形成正向电 流，并随着外加电压的升高而迅速增大，即PN结加正向电压时处于 导通状态。
1.4.2 绝缘栅场效应管
• 1.N沟道增强型绝缘栅场效应管 • （2）工作原理
N沟道增强型MOS管工作原理示意图
1.4.2 绝缘栅场效应管
• 1.N沟道增强型绝缘栅场效应管 • （3）特性曲线
N沟道增强型MOS管的特性曲线
1.4.2 绝缘栅场效应管
• 2.N沟道耗尽型MOS管 • （1）结构和符号
• 4.无引线片状二极管
• 无引线片状二极管在目前的电子产品中得到了广 泛应用，它的特点是体积小、重量轻、高频性能 好、形状简单、尺寸标准化，焊点处于元件的两 端，便于自动化装配。片状元件尺寸很小，其表 面已无法详细标出元件的名称和规格，因而通常 用缩减的符号来表示元件的基本参数。 分类，
重点
常见的片状二极管器件有:肖特基二极管、稳压二极管、 开关二极管、复合二极管和变容二极管五种类型。
• 半导体三极管又称为晶体三极管。三极管的管芯由三层 半导体构成，三层半导体形成两个背靠背的PN结。三层 半导体分别称为发射区、基区和集电区，各区引出一个电 极依次称为发射极E、基极B和集电极C，两个PN结分别 称为发射结和集电结。三极管符号中箭头的方向表示发射 结加正向电压时，发射极电流的方向。