电子技术基础 张桂芬 大专电子技术基础 教案1

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1、《电子技术基础》教案第1章常用半导体器件将所有的物质按照导电性能进行分类，可以分为导体、绝缘体和半导体三类。导体：导电性能良好的物体称为导体（例如铜、铁、铝等）。绝缘体：几乎不导电的物体称为绝缘体（例如橡胶、陶瓷、干木头等）。半导体：导电性能介于导体与绝缘体之间的物体称为半导体（例如硅、锗、氧化物等）1.1半导体基础知识半导体是制作晶体二极管、晶体三极管、场效应管和集成电路的材料。半导体的广泛应用是因为半导体有特殊的导电性能。①半导体的电阻率随着温度的升高而下降，即温度升高，半导体的导电能力增强。②半导体的导电能力受掺入杂质的影响显著，即在半导

2、体材料中掺入微量杂质（特定的元素），电阻率下降，导电能力增强。③半导体的导电能力随着光照强度的增强而增强。下面将详细讲述半导体的基础知识常用的半导体材料有硅（元素符号为Si）和锗（元素符号为Ge）两种。纯净的半导体称为本征半导体。因为半导体的原子结构是晶体结构，所以又称为晶体。用半导体材料做成的二极管、三极管又称为晶体二极管、晶体三极管。1、本征半导体几个名词半导体硅元素和锗元素的单个原子都是4价元素，其原子结构为相对稳定的共价健结构。所以在室温下有少数的价电子可以从原子的热运动中获得能量，挣脱共价健的束缚，成为带负电荷的自由电子；在原来的位置

3、上留下一个带正电荷的空位，这个空位称为空穴。在本征半导体中自由电子和空穴是成对出现的称为电子－空穴对。在外加电压的作用下，电子和空穴都参与导电，所以电子和空穴都称为载流子。两种载流子所带的电量相等、极性相反，对外不显电性。自由电子与空穴相遇时也会中和，称为复合。常温下本征半导体导电能力差，要提高它的导电能力，必须掺入微量的杂质（特定元素），这就是杂质半导体。2、杂质半导体掺入杂质以后的半导体称为杂质半导体。杂质半导体有两种：N型半导体和P型半导体。（1）N型半导体在本征半导体硅（或锗）元素中掺入五价元素，例如磷（元素符号P），就可以得到N型半导

4、体。N型半导体中自由电子占大多数，称为多数载流子；而空穴称为少数载流子。在外电场的作用下电流中主要部分是电子流。这种以电子导电为主的半导体称为N型半导体。在硅元素中掺入五价元素，得到的杂质半导体称为N型硅；在锗元素中掺入五价元素，得到的杂质半导体称为N型锗。（2）P型半导体在本征半导体硅（或锗）元素中掺入三价元素，例如硼（元素符号B），就可以得到P型半导体。在P型半导体中空穴占大多数，称为多数载流子；而自由电子称为少数载流子。在外电场的作用下电流中主要部分是空穴流。这种以空穴导电为主的半导体称为P型半导体。如果在硅元素中掺入三价元素，得到的杂质

5、半导体称为P型硅；如果在锗元素中掺入三价元素，得到的杂质半导体称为P型锗。3、PN结将N型半导体与P型半导体采用特殊的工艺结合在一起时，在其交界处会形成一种特殊的阻挡层，这就是PN结。PN结具有很重要的特性——单向导电性。实际电路中，PN结上总要加上一定的电压，外加电压的极性不同，导电性能差异很大。PN结的单向导电性PN结加正向电压－导通图1-1PN结的单向导电性将PN结按照图1-1（a）所示接上电源称为加正向电压，加正向电压时阻挡层（PN结）变窄，电阻变小，电流增大，称为PN结处于导通状态。PN结的单向导电性将PN结按照图1-1（b）所示接上

6、电源称为加反向电压，加反向电压时阻挡层（PN结）变宽，电阻变大，电流减小，称为PN结处于截止状态。综上所述，当PN结加正向电压时会导通，加反向电压时会截止，这就是PN结的单向导电性。PN结加反向电压——截止1.2晶体二极管1．晶体二极管的结构用外壳把一个PN结封装起来，从P区和N区各引出一个电极，就组成一个晶体二极管，简称二极管，用VD表示。示意图如图1-2（a）所示。图（b）是晶体二极管的电路符号。图1-2晶体二极管晶体二极管的分类晶体二极管种类很多按照制造材料的不同分为硅二极管和锗二极管。按照用途分为整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关

7、二极管等。按照制造工艺分类有点接触型、面接触型、平面型等。2．晶体二极管的伏安特性二极管两端的电压u（单位为伏）与电流i（单位为安）之间的变化规律称为晶体二极管的伏安特性。通常用曲线来表示二极管的伏安特性，这条曲线称为伏安特性曲线。伏安特性曲线可以通过实验的方法得到，测试电路如下图1-3所示。图1-3晶体二极管伏安特性测试二极管特性曲线测试用图1-3（a）测试二极管的正向特性曲线用图1-4（b）测试二极管的反向特性曲线电阻R为限流电阻，为防止因电路中的电流过大损坏二极管而设计。改变可调电阻RW的大小，可以得到不同的输入电压，每给定一个电压值读出

8、相应的电流值，把若干个这样的测试结果用描点连线的方法作在同一个u-i平面上,就可以得到如图1-4所示的晶体二极管的伏安特性曲线。图1-4晶体二极管伏安