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1、面向高等职业技术教育电子电工类系列教材目录21世纪第1章半导体二极管及其应用电路第2章半导体三极管及其放大电路第3章场效应管及其应用模拟电子技术第4章集成运算放大器第5章负反馈放大器第6章集成运算放大器的基本应用主编周雪第7章波形发生器第8章功率放大器第9章直流稳压电源第10章集成模拟乘法器在频率变换电路中的应用西安电子科技大学出版社第11章晶闸管及其应用电路http://www.xduph.com1.1PN结第1章半导体二极管及其1.1.1半导体的基础知识应用电路*图1.1表示的是由二极管、灯泡、限流电阻、开关及电源等组成的简单电路。%•1.1PN结电路演示如下:%•1.2半导体二极管按图
2、1.1(a)所示,闭合开关S,灯泡发光,说明电路导•1.3整流滤波电路通。%若二极管管脚调换位置,如图1.1(b)所示,闭合•1.4特殊二极管开关S,灯泡不发光,由以上演示结果可知:二极管具有单向导电性。1．半导体的特性%自然界中的各种物质,按导电能力划分为:导体、绝VV缘体、半导体。半导体导电能力介于导体和绝缘体之2CZ54C2CZ54C间。它具有热敏性、光敏性和掺杂性。利用光敏性可＋H＋H制成光电二极管和光电三极管及光敏电阻;利用热敏性3VU3V－R－R可制成各种热敏电阻;利用掺杂性可制成各种不同性SS能、不同用途的半导体器件,例如二极管、三极管、场效应管等。(a)(b)图1.1半导体二
3、极管导电性能的实验12．半导体的共价键结构%在电子器件中,用得最多的材料是硅和锗,硅和锗都大块晶体中是四价元素,最外层原子轨道上具有4个电子,称为价电的局部结构＋4＋4＋4子。每个原子的4个价电子不仅受自身原子核的束缚,而两个电子的共价键且还与周围相邻的4个原子发生联系,这些价电子一方面＋4＋4＋4围绕自身的原子核运动,另一方面也时常出现在相邻原正离子核子所属的轨道上。这样,相邻的原子就被共有的价电子＋4＋4＋4联系在一起,称为共价键结构。如图1.2所示。%图1.2硅和锗的共价键结构当温度升高或受光照时,由于半导体共价键中的价电子并不像绝缘体中束缚得那样紧,价电子从外界获得一定的能量,少数价
4、电子会挣脱共价键的束缚,成为自由＋4＋4＋4由于热激发而产电子,同时在原来共价键的相应位置上留下一个空位,这生的自由电子个空位称为空穴,如图1.3所示。＋4＋4＋4自由电子移走后留下的空穴＋4＋4＋4图1.3本征激发产生电子空穴对示意图自由电子和空穴是成对出现的,所以称它们为电子空符号相反。由此可见,本征半导体中存在两种载流子:穴对。在本征半导体中,电子与空穴的数量总是相等的。电子和空穴。而金属导体中只有一种载流子——电子。我们把在热或光的作用下,本征半导体中产生电子空穴对本征半导体在外电场作用下,两种载流子的运动方向相的现象,称为本征激发,又称为热激发。%反而形成的电流方向相同,如图1.5
5、所示。%由于共价键中出现了空位,在外电场或其他能源的作用下,邻近的价电子就可填补到这个空穴上,而在这个价电子原来的位置上又留下新的空位,以后其他价电子又可转移到这个新的空位上,如图1.4所示。为了区别于自由电子的运动,我们把这种价电子的填补运动称为空穴运动,认为空穴是一种带正电荷的载流子,它所带电荷和电子相等,2I＋4＋4＋4自由电子空穴原空穴处＋4＋4＋4价电子填补轨迹＋4＋4＋4UmA现空穴处图1.5两种载流子在电场中的运动图1.4电子与空穴的移动3．杂质半导体%空穴。这个空穴与本征激发产生的空穴都是载流子,具1)N型半导体%有导电性能。P型半导体共价键结构如图1.6(b)所示。在纯净的
6、半导体硅（或锗）中掺入微量五价元素（如磷）后,就可成为N型半导体,如图1.6(a)所示。在这＋4＋4＋4种半导体中,自由电子数远大于空穴数,导电以电子为主,杂质原子提供故此类半导体亦称电子型半导体。的多余的电子＋4＋5＋42)P型半导体%杂质正离子在硅（或锗）的晶体内掺入少量三价元素杂质,如＋4＋4＋4硼（或铟）等。硼原子只有3个价电子,它与周围硅原子组成共价键时,因缺少一个电子,在晶体中便产生一个%(a)%在P型半导体中,空穴数远远大于自由电子数,空穴为多数载流子(简称“多子”),自由电子为少数载流子(简称＋4＋4＋4“少子”)。导电以空穴为主,故此类半导体又称为空穴邻近的电子落入受主的受
7、主原子空位留下可移动的空穴型半导体。＋4＋3＋4可移动的空穴受主获得一个电子＋4＋4＋4而形成一个负离子(b)图1.6掺杂质后的半导体$(a)N型半导体；(b)P型半导体31.1.2PN结及其单向导电特性%2.PN结的单向导电特性%1.PN结的形成%在PN结两端外加电压,称为给PN结以偏置电压。%在一块完整的晶片上,通过一定的掺杂工艺,一边形成1)PN结正向偏置%P型半导体,另一边形成N型半导体。给PN结加正
