第6章放大电路分析6PPT课件
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放大电路分析方法概述.ppt
§2-3 放大电路的分析方法
放大 电路 分析
静态分析 动态分析
图解法 估算法 图解法
微变等效电路法
计算机仿真*
.精品课件.
1
一. 直流通道和交流通道
在放大电路中直流信号和交流信号是同时存在 的，为了分析研究方便，将两种信号对电路的作用 分开讨论，即分为直流通路和交流通路。
直流通路:在直流电源作用下直流电流流过的通路， 即静态电流通路。主要用于求解静态工作点。
的交点值即为ICQ、UCEQ。
上述直线方程对应的直 线即为输出负载线，也 称直流负载线。
.精品课件.
10
2、用图解法进行动态分析
当加入输入信号△μi≠0时， 输入回路方程为：
UBB＋△ui-IBRb =UBE
该直线与横轴交点为(VBB＋△ui,０), 与纵轴交点为 斜 (０ , VBB＋△ui/Rb ),
答： 截止状态
共射极放大电路
故障原因可能有：
• Rb支路可能开路， IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。 • C1可能对地短路， VBE=0， IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。
.精品课件.
27
作业：看懂“图解分析法” 预习“等效电路分析法”
则电压放大倍数Au应为
u u
A o CE
u u
u
i
i
.精品课件.
12
由图解分析可看出： 当△ui＞０时,△ib＞０, △ic＞０,而△uCE＜０; 当△ui＜０时, △ib＜０, △ic＜０,而△uCE＞０; 由此得知输出电压的变化与输入电压的变化是反相 的。
另外可从图中看出，改变Rb可使Q点产生移动，
放大 电路 分析
静态分析 动态分析
图解法 估算法 图解法
微变等效电路法
计算机仿真*
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1
一. 直流通道和交流通道
在放大电路中直流信号和交流信号是同时存在 的，为了分析研究方便，将两种信号对电路的作用 分开讨论，即分为直流通路和交流通路。
直流通路:在直流电源作用下直流电流流过的通路， 即静态电流通路。主要用于求解静态工作点。
的交点值即为ICQ、UCEQ。
上述直线方程对应的直 线即为输出负载线，也 称直流负载线。
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2、用图解法进行动态分析
当加入输入信号△μi≠0时， 输入回路方程为：
UBB＋△ui-IBRb =UBE
该直线与横轴交点为(VBB＋△ui,０), 与纵轴交点为 斜 (０ , VBB＋△ui/Rb ),
答： 截止状态
共射极放大电路
故障原因可能有：
• Rb支路可能开路， IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。 • C1可能对地短路， VBE=0， IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。
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作业：看懂“图解分析法” 预习“等效电路分析法”
则电压放大倍数Au应为
u u
A o CE
u u
u
i
i
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12
由图解分析可看出： 当△ui＞０时,△ib＞０, △ic＞０,而△uCE＜０; 当△ui＜０时, △ib＜０, △ic＜０,而△uCE＞０; 由此得知输出电压的变化与输入电压的变化是反相 的。
另外可从图中看出，改变Rb可使Q点产生移动，
第6章级联放大电路ppt课件
Rs
+ us -
ri1
VT1 +
+ ui -
uo1 -
ri2
（a) 多级放大电路图
VT2 +
RE2 uo -
VT1 +
Rs
uo1 ri2
+
-
us
-
（b) 输入电阻法
级联放大器电压增益AU
AU
uo ui
AU1AU2
其中：
AU1uuoi 1 ，AU2uuoo1
考虑信号源内阻时
AUs
uo us
ui us
uo1 ui
18/28
U E 2 U B 2 U E B 2 7 .2 6 0 .7 7 .9 6 V
I E I Q C ( 2 Q E C U 2 E ) /R 2 e 2 ( 1 7 . 9 2 ) / 3 . 9 6 4 . 0 / 3 . 9 4 1 . 0 m 4A
U c 2 I CR Q c 2 1 2 .0 4 4 .3 4 .4 V 7
即将前一级输出电阻看成后一级的信号源内阻二多级放大电路的动态分析了解二多级放大电路的动态分析了解vt1ccvt2多级放大电路图b开路电压法ccvt2多级放大电路图b开路电压法us2u1o1o1u1总的电压放大倍数为考虑信号源内阻时其中
1/28
1.输入级:高性能的差动放大电 路。运放有两个输入端，一个 U称为同相输入端，即输出与该 U 端输入信号相位相同，用符号 + U＋ 表示；另一个称为反相输 入端，即输出与该端输入信号
uo uo1
ri1 RS ri1
AU
14/28
二、多级放大电路的动态分析〔了解）
(2)开路电压法: 将后一级与前一级开路，计算前一级的开路
简单放大电路分析幻灯片PPT
uCE
总之： T
IC
动画演示
为此，需要改进偏置电路，当温度升高时, 能够自动减少IB， IB IC ，从而抑制Q点 的变化。保持Q点基本稳定。
常采用射极偏置电路来稳定静态工作点。电 路见下页。
解：1 .
Ic
VCE
2. 思路：微变等效电路AURi 、R0••
Au
U0
•
Ui
RL'
rbe
43(3.9//6.2)103 0.945
R i R b /r b / e 4/7 0 / .9 0 4 0 .9 5 ( k 4 )5
R0 RC
三. 静态工作点的稳定
1. 温度对静态工作点的影响
当信号源有内阻时：
4、输出电阻的计算： 0
根据定义
•
•
Ii
Ib
.
Ro
=
Uo
.
RL ,
US0
Io
用加压求
Rb
rbe
•
Ic
•
Ib
流法求输
出电阻：
所以：
•
Ro
Uo
•
Rc
Io
0
•
Io
•
Uo
RC
求：1. 静态工作点。
2.电压增益AU、输入电阻Ri、 输出电阻R0 。
3. 若输出电压的波形出现如 下失真 ，是截止还是饱和 失真？应调节哪个元件？如何调节？
对于前面的电路（固定偏置电路）而言， 静态工作点由UBE、和ICEO决定，这三个参数 随温度而变化。
T变
UBE 变 ICEO
IC变
Q变
温度对UBE的影响
iB 50ºC 25 ºC
T
UBE
总之： T
IC
动画演示
为此，需要改进偏置电路，当温度升高时, 能够自动减少IB， IB IC ，从而抑制Q点 的变化。保持Q点基本稳定。
常采用射极偏置电路来稳定静态工作点。电 路见下页。
解：1 .
Ic
VCE
2. 思路：微变等效电路AURi 、R0••
Au
U0
•
Ui
RL'
rbe
43(3.9//6.2)103 0.945
R i R b /r b / e 4/7 0 / .9 0 4 0 .9 5 ( k 4 )5
R0 RC
三. 静态工作点的稳定
1. 温度对静态工作点的影响
当信号源有内阻时：
4、输出电阻的计算： 0
根据定义
•
•
Ii
Ib
.
Ro
=
Uo
.
RL ,
US0
Io
用加压求
Rb
rbe
•
Ic
•
Ib
流法求输
出电阻：
所以：
•
Ro
Uo
•
Rc
Io
0
•
Io
•
Uo
RC
求：1. 静态工作点。
2.电压增益AU、输入电阻Ri、 输出电阻R0 。
3. 若输出电压的波形出现如 下失真 ，是截止还是饱和 失真？应调节哪个元件？如何调节？
对于前面的电路（固定偏置电路）而言， 静态工作点由UBE、和ICEO决定，这三个参数 随温度而变化。
T变
UBE 变 ICEO
IC变
Q变
温度对UBE的影响
iB 50ºC 25 ºC
T
UBE
模电课件--清华大学--华成英--6-放大电路中的反馈
反馈电流 净输入电流减小, 净输入电流减小,引入了负反馈
u N uO iR2 = R2
反馈量
在判断集成运放构成的反馈放大电路的反馈极性时,净 在判断集成运放构成的反馈放大电路的反馈极性时, 输入电压指的是集成运放两个输入端的电位差, 输入电压指的是集成运放两个输入端的电位差,净输入电 流指的是同相输入端或反相输入端的电流. 流指的是同相输入端或反相输入端的电流.
第六章 放大电路中的反馈
华成英 hchya@
第六章 放大电路中的反馈
§6.1 反馈的概念及判断 §6.2 负反馈放大电路的方框图及放大倍数的估算 §6.3 交流负反馈对放大电路性能的影响 §6.4 负反馈放大电路的稳定性 §6.5 放大电路中反馈的其它问题
华成英 hchya@
清华大学 华成英 hchya@
华成英 hchya@
§6.2 负反馈放大电路的方框图 及放大倍数的估算
一,负反馈放大电路的方框图 二,负反馈放大电路放大倍数的一般表达式 三,深度负反馈的实质 四,基于反馈系数的放大倍数的估算方法 五,基于理想运放的放大倍数的计算方法
将输出电压全 部反馈回去
华成英 hchya@
2. 直流反馈和交流反馈的判断
"看通路",即看反馈是存在于直流通路还是交流通路. 看通路" 即看反馈是存在于直流通路还是交流通路. 看通路 设以下电路中所有电容对交流信号均可视为短路. 设以下电路中所有电容对交流信号均可视为短路.
反馈组态 电压串联 电压并联 电流串联 电流并联 功能 电压控制电压 电流控制电压 电压控制电流 电流控制电流
A
Uo U
o
F
U i' I'
i
Af
第6章-晶体三极管与交流放大电路模板
iC
(1)
输出端相当于一个受ib 控制 的电流源。
uCE (2) 考虑 uCE对 iC的影响, 输出
端还要并联一个大电阻rce。
uCE rce的含义
rce
uce ic
3.三极管的微变等效电路
ib
c ic
ib
b
uce
ube
ube rbe
e
ib
b
c
ib
rbe
ic
ib
rce
uce
rce很大, 一般忽略。
e
二、放大电路的微变等效电路
将交流通道中的三极管用微变等效电路代替:
uo
ui
RB RC RL
ii
ib
ic
交流通路
ui RB rbe
ib
RL uo
共射放大电路的基本组成 放大元件iC=
iB, 工作在放大
+EC 区, 要保证集电
结反偏, 发射结
C1
RC
正偏。
C2
T
输入 ui
RB EB
uo 输出
参考点
集电极电源,
为电路提供能
+EC
量。并保证集
电结反偏。
C1
RC
C2
T
RB
EB
集电极电阻,
+EC 将变化的电流
转变为变化的
RC
电压。
C2
C1
T
RB
静态分析
动态分析 计算机仿真
图解法 微变等效电 路法
图解法
直流通道和交流通道
放大电路中各点的电压或电流都是在静态直 流上附加了小的交流信号。
但是, 电容对交、直流的作用不同。如果电容 容量足够大, 可以认为它对交流不起作用, 即对交 流短路。而对直流可以看成开路, 这样, 交直流所 走的通道是不同的。
放大电路的分析方法PPT课件
注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的 表现形式，与NPN管正好相反。
模 拟电子技术
(a) 截止失真
(b) 饱和失真
图 3.2.6 放大器截止失真和饱和失真
（动画3.2-2）
（动画3.2-3）
模 拟电子技术
②放大电路的最大不失真输出幅度
放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要： 1.工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位； 2.要有合适的交流负载线。
教学难点 三极管放大电路的动态图解分析
模 拟电子技术
3.2 三极管放大电路的分析方法
3.2.1 放大电路的静态分析 3.2.2 放大电路的动态图解分析 3.2.3 三极管的低频小信号模型
模 拟电子技术
3.2.1 放大电路的静态分析
静态分析有计算法和图解分析法两种。 一、静态工作状态的计算分析法 二、静态工作状态的图解分析法 三、影响静态工作点的因素
（1）改变 RB，其他参数不变
iB
iC
R B iB
VBB
RB Q
Q
R B iB
VBB uBE
VCC uCE
模 拟电子技术
（2）
iB
改变 Q
RC ，iC 其他参数不变
VCC
RC ICQ
Q
RC
Q
趋近饱和区。
uBE
UCEQ VCC uCE （动画3.2）
3、环境温度对工作点稳定的影响
当温度升高时，三极管的反向饱和电流ICBO
TH DV22V321 0% 0 V1
模 拟电子技术
五、 输出功率和功率三角形
放大电路向电阻性负载提供的输出功率
Po Vo2mIo2m12Vom Iom
第六章《集成运算放大电路》
U od = U od 1 U od 2 = A u1 U id A u 2 ( U id ) = 2 A u 1 U id
U od 结论：差模电压放大倍数等于 结论： Ad = = A u1 半电路电压放大倍数。 半电路电压放大倍数。 2 U id
21
§6-3．差分放大电路
（2）共模输入方式
非线性区： 非线性区：
u o只有两种可能 : + U OM或 U OM
7
§6-2．集成运放中的电流源电路
( 一) 电 流 源 概 述
一、电流源电路的特点： 电流源电路的特点：
这是输出电流恒定的电路。它具有很高的输出电阻。 这是输出电流恒定的电路。它具有很高的输出电阻。 BJT、FET工作在放大状态时 工作在放大状态时， 1、BJT、FET工作在放大状态时，其输出电流都是具有恒流特 性的受控电流源；由它们都可构成电流源电路。 性的受控电流源；由它们都可构成电流源电路。 在模拟集成电路中，常用的电流源电路有： 2、在模拟集成电路中，常用的电流源电路有： 镜象电流源、精密电流源、微电流源、 镜象电流源、精密电流源、微电流源、多路电流源等 电流源电路一般都加有电流负反馈。 3、电流源电路一般都加有电流负反馈。 电流源电路一般都利用PN结的温度特性， PN结的温度特性 4、电流源电路一般都利用PN结的温度特性，对电流源电路进 行温度补偿，以减小温度对电流的影响。 行温度补偿，以减小温度对电流的影响。
差模输入信号为Ui1 － Ui2=2 Uid 差模输入信号为U
差模输入方式
定义： 定义：Ad=Uod/2Uid
20
§6-3．差分放大电路
A u1 U od 1 = U i1
U od 2 U i2
A u2 =
高频电子线路(第六章 功率放大器)
7
高频功放与高频小信号放大器的比较
高频小信号 放大器 高频功放
电路性质
应用场合 放大器类型
线性
发射机送给功放的信号 接收机天线送来的信号
非线性
发射机末端 丙类 余弦脉冲
将电源的能量尽可能 以信号的形式输出
甲类
集电极输出波形 与输入信号一致 设计的目的
信号波形放大、传输
最关心的指标
电压增益
效率
8
（4）分析高频功放时应注意的事项
33
§6.3.2 集电极余弦脉冲电流iC分解
ic I c0 I cm1 cost I cm2 cos2t I cmn cosnt
根据付立叶级数原理
I c0
I c0
1 2
1 2
i
C
d (t )
把上页求出的C 表达式带入 i
算出此定积分
c
t
vo
21
vBE、iC、vC的相位关系
22
分析第四步：把输入信号，集电极电流，集电极电压对齐画出
ve BE
b
vb
VBZ –VBB
t
ib
t ic
t e vC
c
Vcm Vcm VCC t
23
分析第五步：把输入信号，集电极电流，集电极电压 画到同一个坐标中（从图中可以读出很多关系）
或 电电 流压
c 70
O
28
§6.2.2 功率关系
第一步: 分析电源输出功率 P
余弦电流脉冲ic可分解为付立叶级数：
ic I c0 I cm1 cost I cm2 cos2t I cmn cosnt
高频功放与高频小信号放大器的比较
高频小信号 放大器 高频功放
电路性质
应用场合 放大器类型
线性
发射机送给功放的信号 接收机天线送来的信号
非线性
发射机末端 丙类 余弦脉冲
将电源的能量尽可能 以信号的形式输出
甲类
集电极输出波形 与输入信号一致 设计的目的
信号波形放大、传输
最关心的指标
电压增益
效率
8
（4）分析高频功放时应注意的事项
33
§6.3.2 集电极余弦脉冲电流iC分解
ic I c0 I cm1 cost I cm2 cos2t I cmn cosnt
根据付立叶级数原理
I c0
I c0
1 2
1 2
i
C
d (t )
把上页求出的C 表达式带入 i
算出此定积分
c
t
vo
21
vBE、iC、vC的相位关系
22
分析第四步：把输入信号，集电极电流，集电极电压对齐画出
ve BE
b
vb
VBZ –VBB
t
ib
t ic
t e vC
c
Vcm Vcm VCC t
23
分析第五步：把输入信号，集电极电流，集电极电压 画到同一个坐标中（从图中可以读出很多关系）
或 电电 流压
c 70
O
28
§6.2.2 功率关系
第一步: 分析电源输出功率 P
余弦电流脉冲ic可分解为付立叶级数：
ic I c0 I cm1 cost I cm2 cos2t I cmn cosnt
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7
本征激发和复合的过程
第5章 半导体器件
图 空穴在晶格中的移动
自由电子和空穴都能够 搬运电荷，称其为带电 粒子或载流子。
8
空穴的移动
自由电子的定向运 动形成了电子电流， 空穴的定向运动也可 形成空穴电流，它们 的方向相反。只不过 空穴的运动是靠相邻 共价键中的价电子依 次充填空穴来实现的。
第5章 半导体器件
本章要求： 一、理解PN结的单向导电性，三极管的电流分配和
电流放大作用； 二、了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工
作原理和特性曲线，理解主要参数的意义； 三、会分析含有二极管的电路。
3
第5章 半导体器件
半导体知识
导体、半导体和绝缘体
导体： 自然界中很容易导电的物质。金属一般都是导体。 绝缘体：几乎不导电的物质。如橡皮、陶瓷、塑料和石英。 半导体： 导电特性处于导体和绝缘体之间的物质。如 锗、硅、 砷化镓和一些硫化物、氧化物等。
5.1.2 PN结形成
空间电荷区也称 PN 结
少子的漂移运动
内电场越强，漂移运 动越强，而漂移使空间 电荷区变薄。
P 型半导体
内电场 N 型半导体
－－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + +
扩散和漂移这一对 相反的运动最终达 到动态平衡，空间 电荷区的厚度固定 不变。
掺入三价元素
Si
Si
BS–i
Si
硼原子 接受一个 电子变为 负离子
空穴 掺杂后空穴数目大量 增加，空穴导电成为这 种半导体的主要导电方 式，称为空穴半导体或 P型半导体。
在 P 型半导体中空穴是多 数载流子，自由电子是少数 载流子。
无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。
12
第5章 半导体器件
浓度差 形成空间电荷区
13
多子的扩散运动
扩散的结果使空间电 荷区变宽。
第5章 半导体器件
5.1.2 PN结的单向导电性
1. PN 结加正向电压（正向偏置） PN 结变窄
P接正、N接负
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ + ++ + + + + ++ + + + + ++ + +
PN 结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小， 反向电阻较大，PN结处于截止状态。 温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。
16
第5章 半导体器件
(1)当0≤Uf＜UT时，UT为死区电压，或称门坎电压。 这时由于外电场还不足以克服内电场对载流子扩散所 造成的阻力，所以正向电流If几乎为零，PN结呈现出 一个大电阻，好像有一个门坎，如图5.10(b)所示。
(2)当Uf≥UT后，这时在外电场的作用下，内电场 被大大削弱，多子不断地向对方区域扩散，且进入空 间电荷区后，一部分空穴会与负离子中和，一部分电 子会与正离子中和，使空间电荷量减少，PN结变窄， 如图5.10(a)所示。
变为自由电子 掺入五价元素
Si
Si
pS+i
Si
多余 电子
动画
掺杂后自由电子数目 大量增加，自由电子导电 成为这种半导体的主要导 电方式，称为电子半导体 或N型半导体。
失去一个 电子变为 正离子
磷原子 在N 型半导体中自由电子是 多数载流子，空穴是少数载 流子。
11
第5章 半导体器件
2. 杂质半导体
也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。
9
第5章 半导体器件
2. 杂质半导体
在本征半导体中，通过热激发产生的自由 电子和空穴的数目，还远不能使半导体具有良 好的导电能力。然而，通过掺入有用的杂质(称 为掺杂)，却能使其导电特性得到很大的改善。
10
第5章 半导体器件
2. 杂质半导体
在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）, 形成杂质半导体。 在常温下即可
第5章 半导体器件
第5章 半导体器件
5.1 半导体的基本知识 5.2 半导体二极管 5.3 半导体三极管 5.4 场效应晶体管
1
第5章 半导体器件
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第5章 半导体器件
第5章 半导体器件
P
内电场 外电场
N
–+
15
第5章 半导体器件
2. PN 结加反向电压（反向偏置） P接负、N接正
PN 结变宽
－－－ － －－ + + + + + + －－－ － －－ + + + + + + －－－－ － － + + + & 外电场
–+
N
内电场被加 强，少子的漂 移加强，由于 少子数量很少， 形成很小的反 向电流。
P IF
内电场 N
外电场
+–
内电场被 削弱，多子 的扩散加强， 形成较大的 扩散电流。
PN 结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较 大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。
14
第5章 半导体器件
2. PN 结加反向电压（反向偏置） P接负、N接正
－－－ － －－ + + + + + + －－－ － －－ + + + + + + －－－ － －－ + + + + + +
4
第5章 半导体器件
14.1.1 本征半导体
完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征 半导体。
价电子
Si
Si
共价健
Si
Si
晶体中原子的排列方式
硅单晶中的共价健结构
共价键中的两个电子，称为价电子。
5
第5章 半导体器件
自由电子
Si
Si
Si
Si
本征半导体的导电机理
价电子在获得一定能量 （温度升高或受光照）后， 即可挣脱原子核的束缚，成 为自由电子（带负电），同 时共价键中留下一个空位， 称为空穴（带正电）。
空穴
价电子
这一现象称为本征激发。
温度愈高，晶体中产 生的自由电子便愈多。
在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子 来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当 于6 空穴的运动（相当于正电荷的移动）。
第5章 半导体器件
电子空穴对
•因 热 激 发 而 出 现 的 自 由电子和空穴是同时成 对出现的，称为电子---空穴对。游离的部分 自由电子落入未饱和共 价键，电子空穴成对消 失，称为复合。
本征半导体的导电机理
当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现 两部分电流
(1)自由电子作定向运动 电子电流 (2)价电子递补空穴 空穴电流
自由电子和空穴都称为载流子。 自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。
在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡， 半导体中载流子便维持一定的数目。
注意： (1) 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差； (2) 温度愈高， 载流子的数目愈多,半导体的导电性能
本征激发和复合的过程
第5章 半导体器件
图 空穴在晶格中的移动
自由电子和空穴都能够 搬运电荷，称其为带电 粒子或载流子。
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空穴的移动
自由电子的定向运 动形成了电子电流， 空穴的定向运动也可 形成空穴电流，它们 的方向相反。只不过 空穴的运动是靠相邻 共价键中的价电子依 次充填空穴来实现的。
第5章 半导体器件
本章要求： 一、理解PN结的单向导电性，三极管的电流分配和
电流放大作用； 二、了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工
作原理和特性曲线，理解主要参数的意义； 三、会分析含有二极管的电路。
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第5章 半导体器件
半导体知识
导体、半导体和绝缘体
导体： 自然界中很容易导电的物质。金属一般都是导体。 绝缘体：几乎不导电的物质。如橡皮、陶瓷、塑料和石英。 半导体： 导电特性处于导体和绝缘体之间的物质。如 锗、硅、 砷化镓和一些硫化物、氧化物等。
5.1.2 PN结形成
空间电荷区也称 PN 结
少子的漂移运动
内电场越强，漂移运 动越强，而漂移使空间 电荷区变薄。
P 型半导体
内电场 N 型半导体
－－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + +
扩散和漂移这一对 相反的运动最终达 到动态平衡，空间 电荷区的厚度固定 不变。
掺入三价元素
Si
Si
BS–i
Si
硼原子 接受一个 电子变为 负离子
空穴 掺杂后空穴数目大量 增加，空穴导电成为这 种半导体的主要导电方 式，称为空穴半导体或 P型半导体。
在 P 型半导体中空穴是多 数载流子，自由电子是少数 载流子。
无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。
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第5章 半导体器件
浓度差 形成空间电荷区
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多子的扩散运动
扩散的结果使空间电 荷区变宽。
第5章 半导体器件
5.1.2 PN结的单向导电性
1. PN 结加正向电压（正向偏置） PN 结变窄
P接正、N接负
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ + ++ + + + + ++ + + + + ++ + +
PN 结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小， 反向电阻较大，PN结处于截止状态。 温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。
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第5章 半导体器件
(1)当0≤Uf＜UT时，UT为死区电压，或称门坎电压。 这时由于外电场还不足以克服内电场对载流子扩散所 造成的阻力，所以正向电流If几乎为零，PN结呈现出 一个大电阻，好像有一个门坎，如图5.10(b)所示。
(2)当Uf≥UT后，这时在外电场的作用下，内电场 被大大削弱，多子不断地向对方区域扩散，且进入空 间电荷区后，一部分空穴会与负离子中和，一部分电 子会与正离子中和，使空间电荷量减少，PN结变窄， 如图5.10(a)所示。
变为自由电子 掺入五价元素
Si
Si
pS+i
Si
多余 电子
动画
掺杂后自由电子数目 大量增加，自由电子导电 成为这种半导体的主要导 电方式，称为电子半导体 或N型半导体。
失去一个 电子变为 正离子
磷原子 在N 型半导体中自由电子是 多数载流子，空穴是少数载 流子。
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第5章 半导体器件
2. 杂质半导体
也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。
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第5章 半导体器件
2. 杂质半导体
在本征半导体中，通过热激发产生的自由 电子和空穴的数目，还远不能使半导体具有良 好的导电能力。然而，通过掺入有用的杂质(称 为掺杂)，却能使其导电特性得到很大的改善。
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第5章 半导体器件
2. 杂质半导体
在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）, 形成杂质半导体。 在常温下即可
第5章 半导体器件
第5章 半导体器件
5.1 半导体的基本知识 5.2 半导体二极管 5.3 半导体三极管 5.4 场效应晶体管
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总体概述
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第5章 半导体器件
第5章 半导体器件
P
内电场 外电场
N
–+
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第5章 半导体器件
2. PN 结加反向电压（反向偏置） P接负、N接正
PN 结变宽
－－－ － －－ + + + + + + －－－ － －－ + + + + + + －－－－ － － + + + & 外电场
–+
N
内电场被加 强，少子的漂 移加强，由于 少子数量很少， 形成很小的反 向电流。
P IF
内电场 N
外电场
+–
内电场被 削弱，多子 的扩散加强， 形成较大的 扩散电流。
PN 结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较 大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。
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第5章 半导体器件
2. PN 结加反向电压（反向偏置） P接负、N接正
－－－ － －－ + + + + + + －－－ － －－ + + + + + + －－－ － －－ + + + + + +
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第5章 半导体器件
14.1.1 本征半导体
完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征 半导体。
价电子
Si
Si
共价健
Si
Si
晶体中原子的排列方式
硅单晶中的共价健结构
共价键中的两个电子，称为价电子。
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自由电子
Si
Si
Si
Si
本征半导体的导电机理
价电子在获得一定能量 （温度升高或受光照）后， 即可挣脱原子核的束缚，成 为自由电子（带负电），同 时共价键中留下一个空位， 称为空穴（带正电）。
空穴
价电子
这一现象称为本征激发。
温度愈高，晶体中产 生的自由电子便愈多。
在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子 来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当 于6 空穴的运动（相当于正电荷的移动）。
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电子空穴对
•因 热 激 发 而 出 现 的 自 由电子和空穴是同时成 对出现的，称为电子---空穴对。游离的部分 自由电子落入未饱和共 价键，电子空穴成对消 失，称为复合。
本征半导体的导电机理
当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现 两部分电流
(1)自由电子作定向运动 电子电流 (2)价电子递补空穴 空穴电流
自由电子和空穴都称为载流子。 自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。
在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡， 半导体中载流子便维持一定的数目。
注意： (1) 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差； (2) 温度愈高， 载流子的数目愈多,半导体的导电性能