电子电路基础课件.ppt

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1、电子电路基础林家儒编著目录第一章半导体器件基础第二章放大电路分析基础第三章放大电路的频率特性分析第四章场效应管放大电路特性分析第五章负反馈放大电路第六章功率放大电路第七章差动放大电路第八章运算放大器和电压比较器第九章正弦波振荡器第十章直流电源北京邮电大学出版社第一章半导体器件基础1.1半导体及其特性1.2PN结及其特性1.3半导体二极管1.4半导体三极管及其工作原理1.5三极管的共射特性曲线及主要参数北京邮电大学出版社1.1半导体及其特性1.1.1本征半导体及其特性定义：纯净的半导体经过一定的工艺过程制成单晶体，称为本征半导体。晶体中

2、的共价键具有很强的结合力，在常温下仅有极少数的价电子受热激发得到足够的能量，挣脱共价键的束缚变成为自由电子。与此同时，在共价键中留下一个空穴。北京邮电大学出版社1.1半导体及其特性运载电流的粒子称为载流子。在本征半导体中，自由电子和空穴都是载流子，这是半导体导电的特殊性质。半导体在受热激发下产生自由电子和空穴对的现象称为本征激发。在一定温度下，本征半导体中载流子的浓度是一定的，并且自由电子与空穴的浓度相等。北京邮电大学出版社1.1半导体及其特性1.1.2杂质半导体及其特性定义：掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。根据掺入杂质元素的不同

3、，可形成N（Negative）型半导体和P（Positive）型半导体。北京邮电大学出版社1.1半导体及其特性N型半导体：在本征半导体中掺入少量的五价元素，如磷、砷和钨，使每一个五价元素取代一个四价元素在晶体中的位置，形成N型半导体。由于五价元素很容易贡献出一个电子，称之为施主杂质。北京邮电大学出版社1.1半导体及其特性在N型半导体中，由于掺入了五价元素，自由电子的浓度大于空穴的浓度。半导体中导电以电子为主，故自由电子为多数流子，简称为多子；空穴为少数载流子，简称为少子。由于杂质原子可以供电子，故称之为施主原子。北京邮电大学出版社1.

4、1半导体及其特性P型半导体：在本征半导体中掺入少量的三价元素，如硼、铝和铟，使之取代一个四价元素在晶体中的位置，形成P型半导体。由于杂质原子中的空位吸收电子，故称之为受主杂质。在P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子，主要靠空穴导电。北京邮电大学出版社1.2PN结及其特性1.2.1PN结的原理采用不同的掺杂工艺，将P型半导体与N型半导体制作在一起，使这两种杂质半导体在接触处保持晶格连续，在它们的交界面就形成PN结。北京邮电大学出版社1.2PN结及其特性在PN结中，由于P区的空穴浓度远远高于N区，P区的空穴越过交界面向N区移动；同时N

5、区的自由电子浓度也远远高于P区，N区的电子越过交界面向P区移动；在半导体物理中，将这种移动称作扩散运动空穴⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕P区N区负离子正离子自由电子图1-4aPN结载流子扩散运动北京邮电大学出版社1.2PN结及其特性扩散到P区的自由电子与空穴复合，而扩散到N区的空穴与自由电子复合，在PN结的交界面附近多子的浓度下降，P区出现负离子区，N区出现正离子区，它们是不能移动的，人们称此正负电荷区域为势垒区总的电位差称为势垒高度⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕P区N区势垒区图1-4bPN结势垒形

6、成示意图图1-4cPN结势垒分布示意图势垒高度Ψx0北京邮电大学出版社1.2PN结及其特性在势垒区两侧半导体中的少数载流子，由于杂乱无章的运动而进入势垒区时，势垒区的电场使这些少子作定向运动。少子在电场作用下的定向运动称作漂移运动。在无外电场和无其它激发作用下，参与扩散运动的多子数目等于参与漂移运动的少子数目，从而达到动态平衡。北京邮电大学出版社1.2PN结及其特性1.2.2PN结的导电特性PN结外加正向电压时处于导通状态PN结外加反向电压时处于截止状态图1-5PN结加正向电压处于导通状态⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕

7、⊕P区N区势垒区VRI⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊝⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕P区N区势垒区图1-6PN结加反向电压处于截止状态VRIS北京邮电大学出版社1.3半导体二极管将PN结用外壳封装起来，并加上电极引线就构成了半导体二极管，简称二极管。由P区引出的电极为正极，由N区引出的电极为负极一般来说，有三种方法来定量地分析一个电子器件的特性，即特性曲线图示法、解析式表示法和参数表示法二极管符号＋－北京邮电大学出版社1.3半导体二极管1.3.1二极管的特性曲线在二极管加有反向电压，当电压值较小时，电流极小，其电流值为反向饱和电流IS。当反向电压超

8、过超过某个值时，电流开始急剧增大，称之为反向击穿，称此电压为二极管的反向击穿电压，用符号UER表示。北京邮电大学出版社1.3半导体二极管反向击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。在高掺杂浓度的情况下，因势垒区宽度很小