第一章(模电)
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模电第一章(江晓安)祥解
第一章 半导体器件
此时, ＰＮ结处于导通状态, 它所呈现出的电阻为正向 电阻, 其阻值很小。 正向电压愈大, 正向电流愈大。其关
系是指数关系：
ID ISe
U UT
式中, ＩＤ为流过ＰＮ结的电流；U为ＰＮ结两端电压；
kT UT q , 称为温度电压当量, 其中k为玻耳兹曼常数, Ｔ为绝对温度 ,q为电子的电量 ,在室温下即 Ｔ＝３００Ｋ 时,ＵＴ＝２６ｍＶ；ＩＳ为反向饱和电流。电路中的电阻 Ｒ是为了限制正向电流的大小而接入的限流电阻。
身的性质有关以外, 还与温度有关, 而且随着温度的升高,
基本上按指数规律增加。因此, 半导体载流子浓度对温度 十分敏感。对于硅材料, 大约温度每升高８℃, 本征载流 子浓度ni增加 1 倍；对于锗材料, 大约温度每升高１２℃,
ｎｉ增加 1 倍。 除此之外, 半导体载流子浓度还与光照有
关, 人们正是利用此特性, 制成光敏器件。
第一章 半导体器件
外电场
外电场
P
N
P
N
ID
自建场
自建场
＋ － U R
－ ＋ U R
(a ) 外加正向电压
(b ) 外加反向电压
图 1 - 7 PN结单向导电特性
第一章 半导体器件
2. 若将电源的正极接Ｎ区, 负极接Ｐ区, 则称此为反向接法
或反向偏置。此时外加电压在阻挡层内形成的电场与自建
场方向相同, 增强了自建场, 使阻挡层变宽, 如图１-７(ｂ)所 示。 此时漂移作用大于扩散作用, 少数载流子在电场作用下 作漂移运动, 由于其电流方向与正向电压时相反, 故称为反 向电流。 由于反向电流是由少数载流子所形成的, 故反向电 流很小, 而且当外加反向电压超过零点几伏时, 少数载流子 基本全被电场拉过去形成漂移电流, 此时反向电压再增加, 载流子数也不会增加, 因此反向电流也不会增加, 故称为反 向饱和电流, 即 ＩＤ＝－ＩＳ。
模拟电子技术第1章PPT课件
多数载流子——自由电子 施主离子
少数载流子—— 空穴
7
8
2. P型半导体
在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。
硅原子
+4
空穴
+4
硼原子
+4
8
电子空穴对
空穴
+4 +4
P型半导体
－ － －－
+3 +4
－ － －－
－ － －－
+4 +4
受主离子
多数载流子—— 空穴 少数载流子——自由电子 9
杂质半导体的示意图
(1) 稳定电压UZ ——
在规定的稳压管反向工作电流IZ下UZ，所对应的Iz反min 向工作电u压。
(2) 动态电阻rZ ——
△I
rZ =U /I
rZ愈小，反映稳压管的击穿特性△愈U 陡。
I zmax
(3) 最小稳定工作 电流IZmin——
保证稳压管击穿所对应的电流，若IZ＜IZmin则不能稳压。
(4) 最大稳定工作电流IZmax——
17
EW
R
18
(2) 扩散电容CD
当外加正向电压
不同时，PN结两 + 侧堆积的少子的 数量及浓度梯度 也不同，这就相 当电容的充放电 过程。
P区 耗 尽 层 N 区 －
P 区中电子 浓度分布
N 区中空穴 浓度分布
极间电容（结电容）
Ln
Lp
x
电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来
18
19
1.2 半导体二极管
30
31
四、稳压二极管
稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊二极管
பைடு நூலகம்
模电第1章复习精简版
第一章
半导体器件
价电子
(a) 硅、锗原子结构 最外层电子称价电子 4 价元素
+4
惯性核
4 价元素的原子常常用 + 4 电荷的正离子和周围 4 个价电子表示。
(b) 简化模型
图 1-1 原子结构及简化模型
第一章
半导体器件
2）
本征半导体的原子结构
完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结构的半导 体称为本征半导体。
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。
3. 本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 。 4. 由于物质的运动，自由电子和空穴不断的产生又 不断的复合。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）。
I / mA
60 40 死区 20 电压
0 0.4 0.8 U / V
正向特性
第一章
半导体器件
I / mA
–50 –25
– 0.02
2. 反向特性 二极管加反向电压，反 向电流很小； 当电压超过零点几伏后， 反向电流不随电压增加而增 大，即饱和；
0U / V
反向饱 和电流
– 0.04
反向特性
如果反向电压继续升高，大到一定数值时，反向电 流会突然增大；
(a)N 型半导体
(b) P 型半导体
杂质半导体的的简化表示法
第一章
半导体器件
1.2 半导体二极管
1）PN 结的形成
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。
精品课件-模拟电子技术-第1章
由此可知，在常温下，半导体内存在着两种载流子，一 种是带负电的自由电子，另一种是带正电的空穴。所以半导 体在外加电压作用下，两种载流子将会同时参与导电，如图 1.4所示。其中，In 表示电子形成的电流，Ip表示空穴形成 的电流。
15
第1章 半导体器件
图1.4 半导体内部载流子的运动
16
第1章 半导体器件
4
第1章 半导体器件
3) 掺杂特性 在纯净的半导体中掺入微量的杂质元素能使其导电性能 发生显著变化，这种特性称为掺杂特性。例如在纯净的硅中 掺入百万分之一的杂质，其导电能力可以增强上百万倍。各 种半导体器件的制作，正是利用掺杂特性来改变和控制半导 体的导电能力的。 此外，半导体的导电能力还会随着电场、磁场的作用而 变化。 为什么半导体会有这些独特的导电性能呢？这主要是由 其内部的原子结构所决定的。
5
第1章 半导体器件
1.1.2 半导体的原子结构 用来制造晶体管的半导体材料主要是硅和锗。下面就来
讨论这两种半导体材料的原子结构。 1. 单个原子结构 硅的化学元素符号是Si，它有一个带正电的原子核和14
个带负电的电子。电子分三层绕原子核不停地旋转，如图 1.1(a)所示。由于原子核带14个电子电量的正电，因此正常 情况下原子呈中性。锗的化学元素符号是Ge，它共有32个电 子，分四层绕原子核不停地转动，如图1.1(b)所示。
第1章 半导体器件
第1章 半导体器件
1.1 半导体的基础知识 1.2 半导体二极管 1.3 半导体三极管 1.4 场效应管 本章小结 练习题
1
第1章 半导体器件
1.1 半导体的基础知识
1.1.1 半导体的基本特性 1. 什么是半导体 自然界中的物质，按其导电能力的强弱，可分为导体、
15
第1章 半导体器件
图1.4 半导体内部载流子的运动
16
第1章 半导体器件
4
第1章 半导体器件
3) 掺杂特性 在纯净的半导体中掺入微量的杂质元素能使其导电性能 发生显著变化，这种特性称为掺杂特性。例如在纯净的硅中 掺入百万分之一的杂质，其导电能力可以增强上百万倍。各 种半导体器件的制作，正是利用掺杂特性来改变和控制半导 体的导电能力的。 此外，半导体的导电能力还会随着电场、磁场的作用而 变化。 为什么半导体会有这些独特的导电性能呢？这主要是由 其内部的原子结构所决定的。
5
第1章 半导体器件
1.1.2 半导体的原子结构 用来制造晶体管的半导体材料主要是硅和锗。下面就来
讨论这两种半导体材料的原子结构。 1. 单个原子结构 硅的化学元素符号是Si，它有一个带正电的原子核和14
个带负电的电子。电子分三层绕原子核不停地旋转，如图 1.1(a)所示。由于原子核带14个电子电量的正电，因此正常 情况下原子呈中性。锗的化学元素符号是Ge，它共有32个电 子，分四层绕原子核不停地转动，如图1.1(b)所示。
第1章 半导体器件
第1章 半导体器件
1.1 半导体的基础知识 1.2 半导体二极管 1.3 半导体三极管 1.4 场效应管 本章小结 练习题
1
第1章 半导体器件
1.1 半导体的基础知识
1.1.1 半导体的基本特性 1. 什么是半导体 自然界中的物质，按其导电能力的强弱，可分为导体、
模电课件-第1章-精选文档
（3）运算电路：完成一个或多个信号的各种运算。 （4）信号转换电路： 电压（流）→电流（压）、
直（交）流→交（直）流。
（5）信号发生电路：产生正弦、三角、矩形波等。 （6）直流电源：将交流电转换成不同输出电压和电流的 直流电。
33 MHz
目录
Analog Electronics
1
导言
33 MHz
2 运算放大器 3 二极管及其基本电路 4 晶体三极管及放大电路基础 5 场效应管放大电路 6 模拟集成电路 7 反馈放大电路 8 信号的运算和滤波 9 波形的发生与变换电路 10 直流稳压电源
信号的 信号的 信号的
信号的
提取
传感器 接收器
预处理
隔离、滤波 放大、阻抗 变换
加工
运算、转 换、比较
执行
功率放大 A/D转换
33 MHz
图1.2.1电子信息系统示意图
Analog Electronics
1.2.3
电子信息系统中的模拟电路
信号的 预处理 信号的 加工 信号的 执行
信号的 提取
（1）放大电路：用于信号的电压、电流或功率放大。 （2）滤波电路：用于信号的提取、变换或抗干扰。
Analog Electronics
模拟电子技术基本教程 Fundamentals of Analog Electronics 华成英 主编
33 MHz
Analog Electronics 1. 电子技术的发展简史
电子技术诞生的历史虽短，但深入的领域却是最深最广， 它不仅是现代化社会的重要标志，而且成为人类探索宇宙宏观 世界和微观世界的物质技术基础。 1904年第一只电子器件发明以来，世界电子技术经历了 电子管、晶体管和集成电路等重要发展阶段。
直（交）流→交（直）流。
（5）信号发生电路：产生正弦、三角、矩形波等。 （6）直流电源：将交流电转换成不同输出电压和电流的 直流电。
33 MHz
目录
Analog Electronics
1
导言
33 MHz
2 运算放大器 3 二极管及其基本电路 4 晶体三极管及放大电路基础 5 场效应管放大电路 6 模拟集成电路 7 反馈放大电路 8 信号的运算和滤波 9 波形的发生与变换电路 10 直流稳压电源
信号的 信号的 信号的
信号的
提取
传感器 接收器
预处理
隔离、滤波 放大、阻抗 变换
加工
运算、转 换、比较
执行
功率放大 A/D转换
33 MHz
图1.2.1电子信息系统示意图
Analog Electronics
1.2.3
电子信息系统中的模拟电路
信号的 预处理 信号的 加工 信号的 执行
信号的 提取
（1）放大电路：用于信号的电压、电流或功率放大。 （2）滤波电路：用于信号的提取、变换或抗干扰。
Analog Electronics
模拟电子技术基本教程 Fundamentals of Analog Electronics 华成英 主编
33 MHz
Analog Electronics 1. 电子技术的发展简史
电子技术诞生的历史虽短，但深入的领域却是最深最广， 它不仅是现代化社会的重要标志，而且成为人类探索宇宙宏观 世界和微观世界的物质技术基础。 1904年第一只电子器件发明以来，世界电子技术经历了 电子管、晶体管和集成电路等重要发展阶段。
模电 第一章(第五版)——康华光
& Vi 定义： 定义： Ri = & Ii
意义：本级对前级（或对信号源）的影响。 意义：本级对前级（或对信号源）的影响。在信号传输过程中直接 影响信号的衰减程度。 影响信号的衰减程度。
第一章 绪论
U D
2．输出电阻（方法：测试信号取代负载接入，并令Vi=0，测试信 ．输出电阻（方法：测试信号取代负载接入，并令 号电压与测试电流之比， 号电压与测试电流之比，图1.5.3） ）
或写为
& AV = AV (ω )∠ϕ (ω )
& Vo ( jω ) 其中AV (ω ) = & Vi ( jω )
称为幅频响应 ∠ϕ (ω ) = ϕ o (ω ) − ϕ i (ω ) 称为相频响应
第一章 绪论 例1．如果Rif， AVO无穷大，RO=0， ． 用互阻放大电路等效模型等效该电路， & IS 求出Ri和ARO 解：解题思路：给出互阻放大电 解题思路： 路模型（如下图），并将题给电
& V 定义： 定义： Ro = & I
意义：本级输出带负载的能力。 意义：本级输出带负载的能力。 注意： 交流电阻。 注意：输入输出电阻通常指的是交流 交流
第一章 绪论 3．增益A ．增益 意义：反映放大电路在输入信号控制下， 意义：反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源
能量转换成信号能量的能力。 能量转换成信号能量的能力。 对于无量纲的AV和AI，常用分贝表示，如 电压增益： GV=20lgAV (dB) 电流增益： GI=20lgAI (dB) 功率增益：GP=10lgAP (dB) 例：AV=10——即20dB AV=100——即40dB AV=1000——即60dB 说明：1.AV、AI为负值，表示Vi、Vo反相；-20dB表示衰减到1/10，即|A|=0.1
模电第一章课件
பைடு நூலகம்
图1.6 PN结的形成过程
空间电荷区：在交界面附近出现的带电离子集中 的薄层，又称耗尽层、阻挡层。
内电场：空间电荷区的左半部是带负电的杂质离 子，右半部是带正电的杂质离子，空间电荷区中 就形成一个N区指向P区的内建电场。
接触电位差 U ：达到动态平衡后的PN结， 内建电场的方向由N区指向P区的电位差。
1.1 半导体的基础知识 1.2 PN结与半导体二极管 1.3 特殊二极管
1.4 半导体三极管
1.5 场效应晶体管
1.1 半导体的基础知识
1.1.1 导体、绝缘体、和半导体 1.1.2 本征半导体 1.1.3 杂质半导体
1.1.1 导体、绝缘体和半导体
导体:导电的物质，如铜、铝、铁、银等。 绝缘体:不导电的物质，石英、橡胶等。 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之 间。常用的半导体材料有硅(Si)、锗 (Ge)、砷化镓(GaAs)等。
4．最大反向工作电压UFM：二极管安全运行时所能承受的最大反向电压。一 般取击穿电压U(BR)的一半作为UFM 。
5．反向电流：指二极管未击穿时反向电流。IR 值越小，二极管单向导电性越 好。随温度变化而改变。 6. 最高工作频率fM ：fM 由PN结的结电容大小决定。二极管的工作频率超过 fM，单向导电性变差。
1.2.3
PN结的电容效应
PN结的结电容: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目均发生变化的电容效应。 按产生的机理不同结电容可分为：
一是势垒电容CB 二是扩散电容CD
一、势垒电容CB
指阻挡层中电荷量随外加电压变化而改变所呈 现的电容效应,用CB表示。CB的大小与PN结面积、 阻挡层宽度、半导体材料的介电常数有关， 且随外加反向电压变化而 变化。反向电压越大，CB 越小。 利用PN结的势垒电容 效应，可制造变容二极 管(压控可变电容器)
图1.6 PN结的形成过程
空间电荷区：在交界面附近出现的带电离子集中 的薄层，又称耗尽层、阻挡层。
内电场：空间电荷区的左半部是带负电的杂质离 子，右半部是带正电的杂质离子，空间电荷区中 就形成一个N区指向P区的内建电场。
接触电位差 U ：达到动态平衡后的PN结， 内建电场的方向由N区指向P区的电位差。
1.1 半导体的基础知识 1.2 PN结与半导体二极管 1.3 特殊二极管
1.4 半导体三极管
1.5 场效应晶体管
1.1 半导体的基础知识
1.1.1 导体、绝缘体、和半导体 1.1.2 本征半导体 1.1.3 杂质半导体
1.1.1 导体、绝缘体和半导体
导体:导电的物质，如铜、铝、铁、银等。 绝缘体:不导电的物质，石英、橡胶等。 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之 间。常用的半导体材料有硅(Si)、锗 (Ge)、砷化镓(GaAs)等。
4．最大反向工作电压UFM：二极管安全运行时所能承受的最大反向电压。一 般取击穿电压U(BR)的一半作为UFM 。
5．反向电流：指二极管未击穿时反向电流。IR 值越小，二极管单向导电性越 好。随温度变化而改变。 6. 最高工作频率fM ：fM 由PN结的结电容大小决定。二极管的工作频率超过 fM，单向导电性变差。
1.2.3
PN结的电容效应
PN结的结电容: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目均发生变化的电容效应。 按产生的机理不同结电容可分为：
一是势垒电容CB 二是扩散电容CD
一、势垒电容CB
指阻挡层中电荷量随外加电压变化而改变所呈 现的电容效应,用CB表示。CB的大小与PN结面积、 阻挡层宽度、半导体材料的介电常数有关， 且随外加反向电压变化而 变化。反向电压越大，CB 越小。 利用PN结的势垒电容 效应，可制造变容二极 管(压控可变电容器)
模电第一章
电压放大模型 由输出回路得
vs – + Rsi + vi – Ri – + Ro + Avovi vo – RL
RL vo Avovi Ro RL
则电压增益为
RL vo Avo Av Ro RL vi
由此可见
RL
即负载的大小会影响增益的 大小 要想减小负载的影响，则希望
RoHale Waihona Puke RL1.2 信号的线性放大
2. 实现线性放大的条件
频率失真（线性失真） 当放大基波幅值的倍数 大于放大二次谐波的倍数时，
O vo vi 信号 基波 二次谐波 t
复合波形出现失真。
幅度失真：
O
放大电路对信号中不
同频率分量的放大倍数不 同而产生的失真。
t
18
华中科技大学
1.2 信号的线性放大
2. 实现线性放大的条件
电流源等效电路
11
华中科技大学
1 导论
1.1 信号 1.2 信号的线性放大 1.3 放大电路模型 1.4 电子电路的计算机辅助分析与设计程序简介
12
华中科技大学
1.2 信号的线性放大
1. 抽象层面的理解
xO AxI
xI ——自变量 xO ——因变量 A为常数时xO与xI呈 线性关系。 当 xI 是电 路 的 输入 信 号 ， xO是电路的输出信号时，A就
话筒电压信号的线性放大
华中科技大学
t
14
1.2 信号的线性放大
2. 实现线性放大的条件
放大后输出能量大于输入 能量就要求：
放大电路需要能量供给
xI 放大电路 A xO
|A| > 1，且保持常数
vs – + Rsi + vi – Ri – + Ro + Avovi vo – RL
RL vo Avovi Ro RL
则电压增益为
RL vo Avo Av Ro RL vi
由此可见
RL
即负载的大小会影响增益的 大小 要想减小负载的影响，则希望
RoHale Waihona Puke RL1.2 信号的线性放大
2. 实现线性放大的条件
频率失真（线性失真） 当放大基波幅值的倍数 大于放大二次谐波的倍数时，
O vo vi 信号 基波 二次谐波 t
复合波形出现失真。
幅度失真：
O
放大电路对信号中不
同频率分量的放大倍数不 同而产生的失真。
t
18
华中科技大学
1.2 信号的线性放大
2. 实现线性放大的条件
电流源等效电路
11
华中科技大学
1 导论
1.1 信号 1.2 信号的线性放大 1.3 放大电路模型 1.4 电子电路的计算机辅助分析与设计程序简介
12
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1.2 信号的线性放大
1. 抽象层面的理解
xO AxI
xI ——自变量 xO ——因变量 A为常数时xO与xI呈 线性关系。 当 xI 是电 路 的 输入 信 号 ， xO是电路的输出信号时，A就
话筒电压信号的线性放大
华中科技大学
t
14
1.2 信号的线性放大
2. 实现线性放大的条件
放大后输出能量大于输入 能量就要求：
放大电路需要能量供给
xI 放大电路 A xO
|A| > 1，且保持常数
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5
1.1.1 本征半导体
1. 半导体及其材料
导体 : 电阻率ρ小于10-3Ω·cm 绝缘体: ρ大于108Ω·cm 半导体: ρ介于导体和绝缘体之间。 常用半导体材料:
硅（Si）、锗（Ge）等
6
1.1.1 本征半导体
2. 本征半导体概念
本征半导体：化学成分纯净的半导体。在应用时制成 单晶体物理结构（共价键结构）。
光敏性：本征半导体的电子—空穴对数量随着光照增强 而明显增加，其导电能力显著增强。
据此可制作各种光电器件，如光敏电阻、光电二极 管、光电三极管等。
12
1.1.1 本征半导体
掺杂性：在纯净的半导体中掺入某些杂质，其导电能力 显著增强。 据此可制作各种半导体器件，如二极管和 三极管等。
13
1.1.2 杂质半导体 杂质半导体：在本征半导体中掺入微量其他元素
2
模块一 常用半导体器件
课题1 晶体二极管和三极管
目录
1.1 半导体及PN结 …………………………… 3 1.2 二极管及二极管电路 …………………… 32 1.3半导体三极管. …………………………… 50 1.4 其它晶极管 ……………………………… 73
4
1.1 半导体及PN结
1.1.1 本征半导体 1.1.2 杂质半导体 1.1.3 载流子的运动方式及形成的电流 1.1.4 PN结的基本原理
1.PN结的形成
在一块本征半导体的 两边掺以不同的杂质，使 其一边形成P型半导体， 另一边形成N型半导体， 则在它们交界处就出现了 电子和空穴的浓度差，于 是P区空穴向N区扩散，N 区电子向P区扩散。
得到的半导体。
杂质半导体可分为： N(电子)型半导体和P(空穴)型半导体两类。
14
1.1.2 杂质半导体
1. N型半导体
在本征半导体中掺入微量五价元素物质（磷、砷等）而 得到的杂质半导体。
结构图
15
1.1.2 杂质半导体
掺杂后，某些位置上的 硅原子被五价杂质原子（如 磷原子）取代。磷原子的5个 价电子中，4个价电子与邻近 硅原子的价电子形成共价键， 剩余价电子只要获取较小能 量即可成为自由电子。同时， 提供电子的磷原子因带正电 荷而成为正离子。电子和正离子成对产生。上述过程称为 施主杂质电离。五价杂质原子又称施主杂质。
16
1.1.2 杂质半导体
N型半导体中还存在来自于本征激发的电子-空穴对。 可见：
在N型半导体中自由电子是多数载流子（简称多子）； 空穴是少数载流子（简称少子）。 整体呈现电中性。
这种电子为多数载流子的杂质半导体称为N型半导体。Leabharlann 171.1.2 杂质半导体
2. P型半导体
在本征半导体中掺入微量三价元素物质（硼、铝等）而
扩散电流： 载流子扩散运动所形成的电流称为扩散电流。
扩散电流大小与载流子浓度梯度成正比
21
1.1.3 载流子运动方式及形成电流
2.漂移运动及漂移电流
漂移运动： 载流子在电场力作用下所作的运动称为漂移运动。
漂移电流： 载流子漂移运动所形成的电流称为漂移电流。
漂移电流大小与电场强度成正比
22
1.1.4 PN结的基本原理
自由电子和空穴成对产生的同时，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： 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差。
11
1.1.1 本征半导体
4. 本征半导体的特性
热敏性：本征半导体的电子—空穴对数量随着温度的上 升而明显增加，其导电能力显著增强。 据此可制作温度敏感元件，如热敏电阻。
得到的杂质半导体。
结构图
18
1.1.2 杂质半导体
掺杂后，某些位置上的 硅原子被三价杂质原子（如 硼原子）取代。硼原子有3 个价电子，与邻近硅原子的 价电子构成共价键时会形成 空穴，导致共价键中的电子 很容易运动到这里来。同时， 接受一个电子的硼原子因带 负电荷而成为不能移动的负离子。空穴和负离子成对产 生。上述过程称为受主杂质电离。三价杂质原子又称受 主杂质。
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1.1.2 杂质半导体
P型半导体中还存在来自于本征激发的电子-空穴对。 可见：
在P型半导体中空穴是多数载流子(简称多子)； 自由电子是少数载流子（简称少子）。 整体呈现电中性。
这种空穴为多数载流子的杂质半导体称为P型半导体。
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1.1.3 载流子运动方式及形成电流
1.扩散运动及扩散电流
扩散运动： 载流子受扩散力的作用所作的运动称为扩散运动。
1
3、了解分离电路和集成电路的关系和区别。 4、为后续相关课程打下良好的基础。 本课程主要是管（元器件）、路（基本放大电路、整流电路、集成电路
等式）、用（应用）三个方面结合。其中路是重点。 三、学习本课程的方法
主要的学习方法还是三个字；记、练、验。 四、本学期学习的主要内容（对照教材相关章节讲解） 五、本课程的考核办法
概述
一、基本概念： 1、电子枝术：也称电子学；就是应用电子元器件或电子设备来达到某种
特定目的或某项特定任务的技术。 2、模拟电子技术：研究在模拟信号下工作的电子电路。 3、数字电子技术：研究在数字信号下工作的电子电路。 4、模拟信号：是指平滑的，连续变化的电压和电流信号。 5、数字信号：是指离散的，不边续的电压和电流信号。 模拟电子技术主要分析放大及各种信号的产生、变换和反馈等知识。 二、本课程的性质： 本课程是电子技术方面的一门技术基础课程；它的主要任务是： 1、让学生掌握基本元器件的功能、符号及外特性。 2、让学生掌握由基本元器件组成的电路的分析方法。
半导体的原子结构
硅(Si)
锗(Ge)
7
1.1.1 本征半导体
共价键结构 共价键中的 两个价电子
原子核
4
共价键
8
1.1.1 本征半导体
3. 本征半导体的导电机理
本征激发现象
本征激发产生的空穴
价电子受热或受光照
（即获得一定能量）后，
可挣脱原子核的束缚，成
价
为自由电子（带负电），
电
同时共价键中留下一个带
子
正电的空穴。
4
本征激发产生的自由电子
9
1.1.1 本征半导体
在本征激发下，本征半导体 中产生两种能参与导电的载 运电荷的粒子(载流子)：
成对的电子和空穴
自由电子在运动过程中又 回到共价键结构中的现象 称为复合。此时电子-空穴 成对消失。
电子和空穴均可参与导电。
自由电子
4
空穴
10
1.1.1 本征半导体
1.1.1 本征半导体
1. 半导体及其材料
导体 : 电阻率ρ小于10-3Ω·cm 绝缘体: ρ大于108Ω·cm 半导体: ρ介于导体和绝缘体之间。 常用半导体材料:
硅（Si）、锗（Ge）等
6
1.1.1 本征半导体
2. 本征半导体概念
本征半导体：化学成分纯净的半导体。在应用时制成 单晶体物理结构（共价键结构）。
光敏性：本征半导体的电子—空穴对数量随着光照增强 而明显增加，其导电能力显著增强。
据此可制作各种光电器件，如光敏电阻、光电二极 管、光电三极管等。
12
1.1.1 本征半导体
掺杂性：在纯净的半导体中掺入某些杂质，其导电能力 显著增强。 据此可制作各种半导体器件，如二极管和 三极管等。
13
1.1.2 杂质半导体 杂质半导体：在本征半导体中掺入微量其他元素
2
模块一 常用半导体器件
课题1 晶体二极管和三极管
目录
1.1 半导体及PN结 …………………………… 3 1.2 二极管及二极管电路 …………………… 32 1.3半导体三极管. …………………………… 50 1.4 其它晶极管 ……………………………… 73
4
1.1 半导体及PN结
1.1.1 本征半导体 1.1.2 杂质半导体 1.1.3 载流子的运动方式及形成的电流 1.1.4 PN结的基本原理
1.PN结的形成
在一块本征半导体的 两边掺以不同的杂质，使 其一边形成P型半导体， 另一边形成N型半导体， 则在它们交界处就出现了 电子和空穴的浓度差，于 是P区空穴向N区扩散，N 区电子向P区扩散。
得到的半导体。
杂质半导体可分为： N(电子)型半导体和P(空穴)型半导体两类。
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1.1.2 杂质半导体
1. N型半导体
在本征半导体中掺入微量五价元素物质（磷、砷等）而 得到的杂质半导体。
结构图
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1.1.2 杂质半导体
掺杂后，某些位置上的 硅原子被五价杂质原子（如 磷原子）取代。磷原子的5个 价电子中，4个价电子与邻近 硅原子的价电子形成共价键， 剩余价电子只要获取较小能 量即可成为自由电子。同时， 提供电子的磷原子因带正电 荷而成为正离子。电子和正离子成对产生。上述过程称为 施主杂质电离。五价杂质原子又称施主杂质。
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1.1.2 杂质半导体
N型半导体中还存在来自于本征激发的电子-空穴对。 可见：
在N型半导体中自由电子是多数载流子（简称多子）； 空穴是少数载流子（简称少子）。 整体呈现电中性。
这种电子为多数载流子的杂质半导体称为N型半导体。Leabharlann 171.1.2 杂质半导体
2. P型半导体
在本征半导体中掺入微量三价元素物质（硼、铝等）而
扩散电流： 载流子扩散运动所形成的电流称为扩散电流。
扩散电流大小与载流子浓度梯度成正比
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1.1.3 载流子运动方式及形成电流
2.漂移运动及漂移电流
漂移运动： 载流子在电场力作用下所作的运动称为漂移运动。
漂移电流： 载流子漂移运动所形成的电流称为漂移电流。
漂移电流大小与电场强度成正比
22
1.1.4 PN结的基本原理
自由电子和空穴成对产生的同时，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： 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差。
11
1.1.1 本征半导体
4. 本征半导体的特性
热敏性：本征半导体的电子—空穴对数量随着温度的上 升而明显增加，其导电能力显著增强。 据此可制作温度敏感元件，如热敏电阻。
得到的杂质半导体。
结构图
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1.1.2 杂质半导体
掺杂后，某些位置上的 硅原子被三价杂质原子（如 硼原子）取代。硼原子有3 个价电子，与邻近硅原子的 价电子构成共价键时会形成 空穴，导致共价键中的电子 很容易运动到这里来。同时， 接受一个电子的硼原子因带 负电荷而成为不能移动的负离子。空穴和负离子成对产 生。上述过程称为受主杂质电离。三价杂质原子又称受 主杂质。
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1.1.2 杂质半导体
P型半导体中还存在来自于本征激发的电子-空穴对。 可见：
在P型半导体中空穴是多数载流子(简称多子)； 自由电子是少数载流子（简称少子）。 整体呈现电中性。
这种空穴为多数载流子的杂质半导体称为P型半导体。
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1.1.3 载流子运动方式及形成电流
1.扩散运动及扩散电流
扩散运动： 载流子受扩散力的作用所作的运动称为扩散运动。
1
3、了解分离电路和集成电路的关系和区别。 4、为后续相关课程打下良好的基础。 本课程主要是管（元器件）、路（基本放大电路、整流电路、集成电路
等式）、用（应用）三个方面结合。其中路是重点。 三、学习本课程的方法
主要的学习方法还是三个字；记、练、验。 四、本学期学习的主要内容（对照教材相关章节讲解） 五、本课程的考核办法
概述
一、基本概念： 1、电子枝术：也称电子学；就是应用电子元器件或电子设备来达到某种
特定目的或某项特定任务的技术。 2、模拟电子技术：研究在模拟信号下工作的电子电路。 3、数字电子技术：研究在数字信号下工作的电子电路。 4、模拟信号：是指平滑的，连续变化的电压和电流信号。 5、数字信号：是指离散的，不边续的电压和电流信号。 模拟电子技术主要分析放大及各种信号的产生、变换和反馈等知识。 二、本课程的性质： 本课程是电子技术方面的一门技术基础课程；它的主要任务是： 1、让学生掌握基本元器件的功能、符号及外特性。 2、让学生掌握由基本元器件组成的电路的分析方法。
半导体的原子结构
硅(Si)
锗(Ge)
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1.1.1 本征半导体
共价键结构 共价键中的 两个价电子
原子核
4
共价键
8
1.1.1 本征半导体
3. 本征半导体的导电机理
本征激发现象
本征激发产生的空穴
价电子受热或受光照
（即获得一定能量）后，
可挣脱原子核的束缚，成
价
为自由电子（带负电），
电
同时共价键中留下一个带
子
正电的空穴。
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本征激发产生的自由电子
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1.1.1 本征半导体
在本征激发下，本征半导体 中产生两种能参与导电的载 运电荷的粒子(载流子)：
成对的电子和空穴
自由电子在运动过程中又 回到共价键结构中的现象 称为复合。此时电子-空穴 成对消失。
电子和空穴均可参与导电。
自由电子
4
空穴
10
1.1.1 本征半导体