天津工业大学模拟电子技术

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1、电气工程及其自动化学院电子教研室—多媒体教学课件模拟电子技术基础FundamentalsofAnalogElectronics童诗白、华成英　　主编1常用半导体器件(5次)2基本放大电路(5次)3多级放大电路(3次)4集成运算放大电路(不讲)5放大电路的频率响应(不讲)6放大电路中的反馈(4次)7信号的运算和处理(3次)8波形的发生和信号的转换(3次)9功率放大电路(1次)10直流稳压电源(3次)目录第一章常用半导体器件1.1半导体基础知识1.2半导体二极管1.3双极型晶体管1.4场效应管本章重点和考点：1.二极管的单向导电性、稳

2、压管的原理。2.三极管的电流放大原理，如何判断三极管的管型、管脚和管材。3.场效应管的工作原理本章教学时数：10学时半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。例如：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。光敏器件二极管1.1半导体的基础知识1.1.1本征半导体1.1.2杂质半导体1.1.3PN结纯净的具有晶体结构的半导体导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体

3、：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。一、导体、半导体和绝缘体PNJunction1.1.1本征半导体GeSi通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。二、本征半导体的晶体结构+4+4+4+4+4+4+4+4+4价电子共价键当温度T=0K时，半导体不导电，如同绝缘体。+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子空穴T自由电子和空穴使本征半导体具有导电能力，但很微弱。空穴可看成带正电的载流子。三、

4、本征半导体中的两种载流子T自由电子和空穴形成两种电流：电子电流和空穴电流四、本征半导体中载流子的浓度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。本征半导体中载流子的浓度公式：T=300K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:n=p=1.43×1010/cm3本征锗的电子和空穴浓度:n=p=2.38×1013/cm3ni=pi=K1T3/2e-EGO/(2KT)本征激发复合动态平衡1.半导体中两种载流子带负电的自由电子带正电的空穴2.本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现，　　　称为电子-空穴对。4.本

5、征半导体中自由电子和空穴的浓度用ni和pi表示，显然ni=pi。3.在一定的温度下，产生与复合运动会达到平衡，载流子的浓度就一定了。5.载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升　　　高，基本按指数规律增加。小结1.1.2杂质半导体杂质半导体有两种N型半导体P型半导体一、N型半导体(Negative)在硅或锗的晶体中掺入少量的5价杂质元素，如　　磷、锑、砷等，即构成N型半导体(或称电子型　　半导体)。常用的5价杂质元素有磷、锑、砷等。施主原子+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5图1.1.3N型半导体自由电子自由电子浓度远大于空

6、穴的浓度，即n>>p。电子称为多数载流子(简称多子)，空穴称为少数载流子(简称少子)。二、P型半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4在硅或锗的晶体中掺入少量的3价杂质元素，如硼、镓、铟等，即构成P型半导体。+3空穴浓度多于电子浓度，即p>>n。空穴为多数载流子，电子为少数载流子。3价杂质原子称为受主原子。受主原子空穴图1.1.4P型半导体说明：1.掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决定少数载流子的浓度。3.杂质半导体总体上保持电中性。4.杂质半导体的表示方法如下图所示。2.杂质半导体载流子的数目要远远高于本征半导体，因而其

7、导电能力大大改善。(a)N型半导体(b)P型半导体在一块半导体单晶上一侧掺杂成为P型半导体，另一侧掺杂成为N型半导体，两个区域的交界处就形成了一个特殊的薄层，称为PN结。PNPN结一、PN结的形成1.1.3PN结PN结中载流子的运动耗尽层空间电荷区PN1.扩散运动2.扩散运动形成空间电荷区电子和空穴浓度差形成多数载流子的扩散运动。——PN结，耗尽层。PN3.空间电荷区产生内电场PN空间电荷区内电场Uho空间电荷区正负离子之间电位差Uho——电位壁垒；——内电场；内电场阻止多子的扩散——阻挡层。4.漂移运动内电场有利于少子运动—漂移

8、。阻挡层5.扩散与漂移的动态平衡二、PN结的单向导电性1.PN结外加正向电压时处于导通状态又称正向偏置，简称正偏。外电场方向内电场方向耗尽层VRIPN什么是PN结的单向导电性？有什么作用？空间电荷区变窄，有利于扩散运动，电路中有较大的正向电流。在P