模拟电路基础知识2

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1、模拟电路基础知识第一章半导体二极管及其应用1、纯净的单晶半导体成为本征半导体。本征半导体中有两种载流子：电子和空穴。本征半导体受外界能量（热能、电能和光能等）激发，产生电子、空穴对的过程成为本征激发。2、在本征半导体中，有选择地掺入少量其他元素，会使其导电性能发生显著变化。掺入杂质的半导体成为杂质半导体。在本征硅（或锗）中掺入少量的五价元素，如磷、砷、锑等，就得到N型半导体。在本征硅（或锗）中掺入少量的三价元素，如硼、铝、铟等，就得到P型半导体。3、如果使P型半导体和N型半导体结合在一起，在其交界面处就会形成一个很薄的特殊物理层，称为PN结。4、由于存

2、在浓度差引起的载流子从高浓度区域向低浓度区域的运动称为扩散运动。在内电场的作用下，N区的少子（空穴）向P区漂移，P区的少子（电子）向N区漂移。这种载流子的运动称为漂移运动。多子的扩散运动和少子的漂移运动相互制约，最终扩散电流和漂移电流达到动态平衡。5、将PN结的P区接电源正极，N区接电源负极，称为PN结外加正向电压或正向偏置。PN结正向偏置时，外电场与内电场方向相反，破坏了PN结的动态平衡，使得多子扩散运动大大增强。将PN结的P区接电源负极，N区接电源正极，称为PN结外加反向电压或反向偏置。PN结反向偏置时，外电场与内电场方向相同，阻止了多子的扩散运动

3、，促进了漂移运动，形成漂移电流，在外电路中形成流入N区的电流，称为反向饱和电流。6、PN结的伏安特性对温度变化很敏感，当温度上升时，正向特性左移，反向特性下移。也就是说，在相同的偏压下，温度越高，电流越大。具体变化规律是：保持正向电流不变时，温度每升高1℃，结电压减少约2～2.5mV。温度每升高10℃，反向饱和电流增大一倍。7、当PN结的外加反向电压增大到一定值时，反向电流急剧增大，这种现象称为PN结的反向击穿，发生击穿时的反向电压称为PN结的反向击穿电压。8、在外加电压发生变化时，PN结耗尽层内的空间电荷量和耗尽层外的载流子数量均发生变化，这种电荷量

4、随外加电压变化的电容效应，称为PN结的结电容。PN结的耗尽层具有不能移动的带电离子，我们把耗尽层电荷量随外加电压变化而变化的电容效应，称为势垒电容。用CT表示。我们把外加电压改变引起扩散区内存储电荷量变化的电容效应，称为扩散电容。用CD表示。9、由于PN结的CT和CD均等效地并接在PN结上，因此PN结上的总电容CJ为两者之和，即CJ=CT+CD。PN结正偏时，扩散电容占主导，其值通常为几十到几百pF；反偏时，势垒电容占主导，其值通常为几到几十pF。由于CT和CD均不大，因此在低频工作时，忽略他们的影响。10、将PN结加上两根电极引线并封装在管壳中便构成

5、了半导体二极管，二极管根据工艺不同分为点接触型二极管、面接触型二极管和平面型二极管。11、与PN结相同，二极管具有单向导电性。但由于二极管存在引线电阻、P区和N区体电阻，所以在外加正向电压相同的情况下，二极管的正向电流要小于PN结的电流，在大电流的情况下，P区、N区体电阻和引线电阻的作用趋于明显，使得电流与电压近似呈线性关系。12、当正向电压较小时，流过二极管的正向电流几乎为零。正向电压超过某一数值时，正向电流才明显增加。这一电压称为导通电压。用UD（on）表示。导通电压的大小与二极管的材料及温度等因素有关。室温下，硅管的UD（on）=0.6~0.8V

6、，锗管的UD（on）=0.1~0.3V。13、半导体二极管的主要参数：（1）直流电阻RD：当二极管外加直流偏置电压UD时，将有一直流电流ID，此时二极管等效为一个直流电阻RD，且RD=UD/ID。RD不是恒定值，呈现非线性。正向的RD随工作电流增大而减少，反向的RD随反向电压增大而增大。（2）交流电阻rD：二极管在外加直流电压的基础上，再外加微小的变化电压Δu，也会引起电流的微小变化量Δi，此时二极管可以等效为一个交流电阻rD，且rD=Δu/Δi=UT/IDQ。（3）最大整流电流IFM：IFM指二极管长期工作时，允许通过的最大正向平均电流。其大小由PN

7、结的结电压和外界散热条件决定。（4）最大反向工作电压URM：URM指二极管工作时所允许加的最大反向电压，超过此值容易发生方向击穿。通常取UBR的一半作为URM。（5）反向电流IR：指二极管未击穿时的反向电流。IR越小，单向导电性能越好。IR与温度密切相关。（6）最高工作频率fM：fM是与结电容有关的参数。工作频率超过fM时，二极管的单向导电性能变坏。14、流过PN结的电流i和外加电压u之间的关系为：。其中，反向饱和电流IS的大小与PN结的材料、制作工艺、温度等有关；UT称为温度的电压当量，UT=kT/q，式中，k为波尔兹曼常数；q为单位电子电荷量；T为

8、热力学温度。在常温（T=300K）下，UT=26mV。15、半导体二极管的电路模型：（1）理想