《电子学讲义上》word版

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1、第一章概論·電子學的發展史(1)真空管時期：（第一代電腦）1946年：以真空管組成第一部電腦。真空管缺點：可靠度不佳、燈絲易斷，體積大，產生熱量大。(2)電晶體時期：（第二代電腦）電晶體特點：體積小、重量輕、低功率、性能優，可靠性高。(3)積體電路時期：（第三代電腦）積體電路（IntegratedCircuit）簡稱IC：在微小的晶片（Chip）上，製造出電晶體、二極體、電阻等元件。依積體電路含零件數不同，可分為下列幾個不同時期：積體電路的優點：1、體積與重量大幅度減少。2、低功率消耗。3、溫度穩定佳，可靠性增加。4、可高速

2、工作;5、元件容量大。(4)微電腦時期：（第四代電腦）由於VLSI技術進步，產品大多以微電腦方式控制，所以VLSI時期又稱為微電腦時期。EX：製成積體電路晶片（ICChips）的材料是。（85）(A)磷(B)鋁(C)矽(D)鎂◆：目前絕大部份的IC晶片均採用矽（Si）為材料，少部份的CPU由於速度上的需求，才使用砷化鎵（GaAs）為材料。EX：一般而言，邏輯閘數目最少的積體電路為。（92）(A)LSI(B)MSI(C)SSI(D)VLSI◆詳解：不論邏輯閘數目或元件數目，其內含最少的積體電路皆為SSI（小型積體電路），而最多

3、的則為VLSI。第二章半導體與二極體§2-1半導體·半導體（Semiconductor）導電能力介於導體（具有高傳導率）與絕緣體（具有低傳導率）之間。特性：(1)載子濃度愈高，則電阻係數愈低。(2)載子移動率愈快，則電阻係數愈低。(3)呈負溫度係數，即溫度上升時，電阻係數下降。(4)電壓（V）與電流（I）的關係呈非線性。鍺（Ge）和矽（Si）的最外層軌道有四個價電子，皆屬四價元素。砷化鎵（GaAs）電子移動速度較矽快，用於高頻場合（CPU、高頻無線通訊）。·本質半導體(1)不摻入任何雜質半導體，稱本質半導體或純半導體，如純矽

4、或純鍺。(2)在絕對零度（0°K＝-273℃）時，如同一絕緣體（不導電）。此時Si=1.21eV，Ge=0.78eV。(3)室溫（25℃）下，欲使共價鍵破裂所需之能量，Si=1.1eV，Ge=0.72eV。(4)電子數與電洞數相等，故呈電中性。·雜質半導體在本質半導體中摻入微量（108:1）的3價或5價雜質，因而產生更多的電洞或電子，提高半導體的導電能力。EX：對一處於絕對零度（0°K）之本質半導體，在此本質半導體之兩端加一電壓；若此本質半導體並未發生崩潰，則在本質半導體內。（90）(A)有電子流，也有電洞流(B)有電子流，

5、但沒有電洞流(C)沒有電子流，但有電洞流(D)沒有電子流，也沒有電洞流◆詳解：在0°K下，本質半導體如同絕緣體，所以沒有電子流與電洞流流動EX：在本質半導體中，摻入下何項雜質元素，即可成為P型半導體？（91）(A)磷(B)硼(C)砷(D)銻◆詳解：(1)本質半導體（4價）＋3價雜質元素（硼、銦、鎵、鋁）共有7個價電子，少一個電子（可視為多一個電洞），故稱為P型半導體。(2)本質半導體（4價）＋5價雜質元素（磷、砷、銻）共有9個價電子，多一個電子，故稱為N型半導體·質量作用定律熱平衡下，正負載子濃度的乘積為定值，與摻雜的施體及

6、受體雜質的份量無關。即　N×P=Ni2其中　N：自由電子濃度P：電洞濃度Ni：本質濃度EX：純矽半導體本質濃度Ni=1.5´1010原子/cm3，其密度為5´1022原子/cm3，若每108個矽原子加入一個硼原子，則將成為何種類型半導體，又電子濃度為多少？◆詳解：(1)純矽半導體加入三價雜質（硼原子），每加入一個硼原子，即會多出一個帶正電的電洞電洞濃度P=5´1022´=5´1014（電洞/cm3）(2)依質量作用定律n´p=電子濃度（電子/cm3）由於P>>n（電洞濃度遠大於電子濃度），故為P型半導體§2-2二極體的特性

7、·空乏區（depletionregion）當P型半導體與N型半導體結合時，接面附近的區域僅有不可自由移動的正負離子，有如絕緣體。此一區域稱為空乏區（depletionregion）。·障壁電壓（barrierpotential）(1)空乏區形成後，接合面N側帶正電，P側帶負電，此電位差即稱為障壁電壓（barrierpotential）。(2)PN二極體的障壁電壓（切入電壓），Ge=0.2V～0.3V，Si=0.6V～0.7V。·順向偏壓（forwardbias）(1)當外加電源的正極性接在P側，負極性接在N側，則稱為順向偏壓

8、（forwardbias）。(2)加順向偏壓時，空乏區寬度減少。(3)當外加順向電壓大於障壁電壓時，將產生順向電流，則順向電阻Rf很小。·逆向偏壓（reversebias）(1)外加電源的負極性接在P側，正極性接N側，稱逆向偏壓（reversebias）。(2)加逆向偏壓時，空乏區寬度變大