模拟电子技术 第五版 康光华

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1、第二章运算放大器33二极管及其基本电路3.1半导体基本知识3.1.1半导体材料硅是目前最常用的一种半导体材料。伏安特性（V－I）。3.1.2半导体共价键结构半导体的导电性与价电子有关。3.1.3本征半导体、空穴及其导电作用本征半导体半导体重要物理特性：电导率。电荷载流子浓度越高（本身性质、温度值、杂质的存在），其导电率越高。本征激发：由于热激发而产生的自由电子，价电子移动后而留下的空穴。空穴：空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点。用虚拟空穴移动x→x→x（实际电子移动x→x→x）产生的电流代表束缚电子移123321动产生的电流。产生电流

2、的根本原因是共价键中产生空穴。空穴越多，半导体中的载流子数目越多，产生的电流越大。空穴与电子总是成对出现的：n=p。ii载流子的产生与复合温度一定，动态平衡。本征半导体的导电率将随温度的增加而增加。3.1.4杂质半导体：空穴（P）型半导体和电子（N）型半导体1P型半导体定义：在硅晶体内掺入少量三价杂质（硼）（受主杂质或P型杂质）。多子：空穴。少子：电子。N(受主原子浓度)＋n(少子电子浓度)＝p(总空穴浓度)这是因为材料中的剩余电荷A密度比为0。或者说，离子化的受主原子的负电荷＋自由电子＝空穴正电荷数2N型半导体定义：在硅晶体内掺入少量三价杂

3、质（硼）（受主杂质或P型杂质）。多子：空穴。少子：电子。N(施主原子浓度)＋p(少子空穴浓度)＝n(总电子浓度)（离子化的施主原子和空穴的D正电荷比为自由电子的负电荷平衡，以保持材料的电中性。）由于电子与空穴的复合，在一定的温度下，使空穴浓度与电子的浓度乘积为一常数：2pn=pn=niii3.2PN结的形成及特征3.2.1载流子的漂移与扩散PN漂移：由于电场作用而导致载流子的运动。22V=−µE(电子µ=1500cm/(Vsi))V=µE(电子µ=475cm/(Vsi))3nnnppp倍关系扩散：载流子浓度差。3.2.2PN结的形成空间电荷区

4、＝PN结＝耗尽区＝势垒区内电场：N→P，阻碍载流子扩散运动。⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→空间电荷区加宽,电场增强,对多子扩散阻力增加,使少子漂移增强扩散←⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯漂移空间电荷区变窄,电场减弱,对多子扩散阻力减小动态平衡:漂移运动=扩散运动（平衡PN结）3.2.3PN结单向导电性：PN结基本特性1.⎧⎧⎯⎯⎯→P→N→−↓正负、EEE00F⎪⎪⎪⎪PN结↓，R↓PN⎪1.正向电压VF：导通⎨⎪扩散≫漂移⇒扩散电流（正向电流I）（多子）⎪F⎪⎪⎪⎩I≫I⇑FRPN结单向导电性⎨N→P⎪⎧正

5、⎯⎯⎯→负、E→E＋E↓00R⎪⎪⎪PN结↑，R↑⎪2.反向电压V：截止PNR⎨⎪⎪扩散≪漂移⇒漂移电流（反向电流I）（少子：本征激发R⎪⎪⎪⎩⎩IF≪IR：微小，与VR无关，定于T，反向饱和电流IS单向导电性：PN结加正向电压时，电阻很小，PN结导通；加反向电压时，电阻很大，PN结截止。PN结的单向导电性关键在于它的耗尽区的存在，且其宽度随外加电压而变化。⎧i=I(evD/nVT−1).n=1∼2S⎪−23−19⎪V=kTq/=1.3810×JK/i(273−°C)1.610÷×C=0.026VT2.PN结V－I特性⎨⎪(1)正向电压：v>

6、0,v≫V⇒evD/nVT≫1,指数函数DDT⎪(2)反向电压：v<0,v≫V⇒evD/nVT≈0,i=−I⇒T定，I常数⎩DDTDSS⎧反向击穿电压VBR⎪⎪⎧⎪1.V↑⇒E→E+E↑⇒碰撞电离⇒倍增效应⇒雪崩击穿(整流二极管R00R3.2.4PN结反向击穿⎨原因⎨⎪⎪⎩2.V较大→E很大→破坏共价键→电子-空穴对→齐纳击穿(齐纳二极R0⎪电击穿可逆：VI

7、流⎪⎪⎧⎧1.门槛(死区)电压Vth：硅(0.5),V锗(0.1)V⎪⎪1.正向特性⎨⎪⎩2.正向导通压降：硅(07V).，锗(02V).⎪⎪⎪3.3二极管⎨3.3.2V−I特性⎨2.反向特性：反向饱和电流IS⎪⎪3.反向击穿特性:PN结反向击穿，V⎪⎪BR⎪⎪⎩⎪⎪⎧1⎪⎪1.最大整流电流IF/2.反向击穿电压VBR（）/3.反向电流IR：值愈小，单向导电3.3.3参数⎨2⎪⎪⎩⎪⎩4.极间电容Cd：Cd=CD+CB，高频/5.反向恢复时间TRR3.4二极管的基本电路及其分析方法3.4.1简单二极管电路的图解分析方法⎧前提：V-I特性曲线⎪

8、V−υ11⎪⎪(1)i=DDD=−υ+V(负载线)DDDD图解法⎨RRR⎪(2)i=Ie(υD/VT−1)DS⎪⎪⎩工作点QVI(D,D)，迭代法，指数模型，不适用