模拟电子技术第一章课件-1常用半导体器件常用半导体器件(题解38

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模电第1章常用的半导体器件资料

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综上所述,PN结具有单向导电性,即加正向电压时导 通,加反向电压时截止。
1.2 半导体二极管
1.2.1 半导体二极管的结构、 1.结构符号 二极管的结构外形及在电路中的文字符号如图1.9 所示,在图1.9(b)所示电路符号中,箭头指向为正向导通 电流方向。
外壳
(阳极)

PN
(阴极)

阳极引线
阴极引线
(a)
(阳极) V

(阴极)

(b)
2AP 2C P
2CZ54 2CZ13
(c)
2C Z30
图1.9 二极管结构、 (a)结构;(b)符号;(c)外形
2.类型 (1)按材料分:有硅二极管,锗二极管和砷化镓二极 管等。 (2)按结构分:根据PN结面积大小,有点接触型、面 接触型二极管。 (3)按用途分:有整流、稳压、开关、发光、光电、 变容、阻尼等二极管。 (4)按封装形式分:有塑封及金属封等二极管。 (5)按功率分:有大功率、中功率及小功率等二极管。
图1.10 半导体器件的型号组成
1.2.3 半导体二极管的伏安特性
半导体二极管的核心是PN结,它的特性就是PN结的特 性——单向导电性。常利用伏安特性曲线来形象地描 述二极管的单向导电性。
若以电压为横坐标,电流为纵坐标,用作图法把电压、 电流的对应值用平滑的曲线连接起来,就构成二极管的 伏安特性曲线,如图1.11所示(图中虚线为锗管的伏安 特性,实线为硅管的伏安特性)。下面对二极管伏安特 性曲线加以说明。
V
+ 3V

2CZ54C S
H R
V

2CZ54C H
U
3V

R
S
(a)
(b)

1章模电习题解常用半导体器件题解

1章模电习题解常用半导体器件题解

1章模电习题解常⽤半导体器件题解第⼀章常⽤半导体器件⾃测题☆⼀、判断下列说法是否正确,⽤“√”和“×”表⽰判断结果填⼊空内。

(1)在N 型半导体中如果掺⼊⾜够量的三价元素,可将其改型为P 型半导体。

()(2)因为N 型半导体的多⼦是⾃由电⼦,所以它带负电。

()(3)PN 结在⽆光照、⽆外加电压时,结电流为零。

()(4)处于放⼤状态的晶体管,集电极电流是多⼦漂移运动形成的。

()(5)结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压,才能保证其R G S ⼤的特点。

()(6)若耗尽型N 沟道MOS 管的U G S ⼤于零,则其输⼊电阻会明显变⼩。

()解:(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)×☆⼆、选择正确答案填⼊空内。

(1)PN 结加正向电压时,空间电荷区将。

A. 变窄 B. 基本不变 C. 变宽(2)设⼆极管的端电压为U ,则⼆极管的电流⽅程是。

A. I S e U B. TU U I eS C. )1e (S -T U U I(3)稳压管的稳压区是其⼯作在。

A. 正向导通B.反向截⽌C.反向击穿(4)当晶体管⼯作在放⼤区时,发射结电压和集电结电压应为。

A. 前者反偏、后者也反偏 B. 前者正偏、后者反偏 C. 前者正偏、后者也正偏※(5)U G S =0V 时,能够⼯作在恒流区的场效应管有。

A. 结型管 B. 增强型MOS 管 C. 耗尽型MOS 管解:(1)A (2)C (3)C (4)B (5)A C☆三、写出图T1.3所⽰各电路的输出电压值,设⼆极管导通电压U D=0.7V。

图T1.3解:U O1≈1.3V,U O2=0,U O3≈-1.3V,U O4≈2V,U O5≈1.3V,U O6≈-2V。

☆四、已知稳压管的稳压值U Z=6V,稳定电流的最⼩值I Z mi n=5mA。

求图T1.4所⽰电路中U O1和U O2各为多少伏。

模电1--常用半导体器件PPT课件

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.5ຫໍສະໝຸດ 1.1.0 半导体特性常用的半导体导体材料有如::金属 物元体素分半类导绝体缘:体硅(如S:i)橡、胶锗、(云G母e、)塑料等。
化合物半半导导体体:—砷化导镓电(能G力aA介s于)导体和绝缘体之间。 掺杂材料:硼(B)、铟(In);磷(P)、锑(Sb)。
• 半导体特性
掺杂特性 掺入杂质则导电率增加几百倍
2. 在外电场的作用下,产生电流 — 电子流和空穴流 电子流 自由电子作定向运动形成的
与外电场方向相反
自由电子始终在导带内运动
空穴流 价电子递补空穴形成的
用空穴移动产
与外电场方向相同
生的电流代表束缚电
始终在价带内运动
子移动产生的电流
.
10
1.1.2 杂质半导体
杂质半导体
掺入三价元素如B、Al、In等, 形成P型半导体,也称空穴型半导体
+4
.
8
本征半导体
共价键内的电子 挣脱原称子为核束束缚缚电的子 价带中电留子下称的为自由电子 空位称为空穴
导带
自由电子定向移 动形成电外子电流场E
禁带EG
束缚电子填补空穴的 定向移动形成空穴流
价带
.
9
本征半导体
1. 本征半导体中有两种载流子 — 自由电子和空穴 电子浓度ni = 空穴浓度pi
空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点。
定其化学性质和导电性能 .
7
1.1.1 本征半导体
本征半导体
完全纯净、结构完整的半导体晶体。 纯度:99.9999999%,“九个9” 它在物理结构上呈单晶体形态。
T=常0K用且的无本外征半界导激体发,只有束缚电子,没有自由电子,本征 半导体相当于绝缘体;T=300K,本征激发,少量束缚电子

《模拟电子技术基础》(童诗白、华成英第四版)习题解答

《模拟电子技术基础》(童诗白、华成英第四版)习题解答

模拟电子技术基础第四版清华大学电子学教研组编童诗白华成英主编自测题与习题解答山东大学物理与微电子学院目录第1章常用半导体器件‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3第2章基本放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14 第3章多级放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥31 第4章集成运算放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥41 第5章放大电路的频率响应‥‥‥‥‥‥‥‥50 第6章放大电路中的反馈‥‥‥‥‥‥‥‥‥60 第7章信号的运算和处理‥‥‥‥‥‥‥‥‥74 第8章波形的发生和信号的转换‥‥‥‥‥‥90 第9章功率放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥114 第10章直流电源‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥126第1章常用半导体器件自测题一、判断下列说法是否正确,用“×”和“√”表示判断结果填入空内。

(1)在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素,可将其改型为P 型半导体。

( √ )(2)因为N 型半导体的多子是自由电子,所以它带负电。

( ×)(3)PN 结在无光照、无外加电压时,结电流为零。

( √ )(4)处于放大状态的晶体管,集电极电流是多子漂移运动形成的。

( ×)(5)结型场效应管外加的栅一源电压应使栅一源间的耗尽层承受反向电压,才能保证R大的特点。

( √)其GSU大于零,则其输入电阻会明显变小。

( ×) (6)若耗尽型N 沟道MOS 管的GS二、选择正确答案填入空内。

(l) PN 结加正向电压时,空间电荷区将 A 。

A.变窄B.基本不变C.变宽(2)稳压管的稳压区是其工作在 C 。

A.正向导通B.反向截止C.反向击穿(3)当晶体管工作在放大区时,发射结电压和集电结电压应为 B 。

A.前者反偏、后者也反偏B.前者正偏、后者反偏C.前者正偏、后者也正偏(4) U GS=0V时,能够工作在恒流区的场效应管有A 、C 。

A.结型管B.增强型MOS 管C.耗尽型MOS 管三、写出图Tl.3所示各电路的输出电压值,设二极管导通电压U D=0.7V。

模电-第1章-半导体器件PPT优秀课件

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21
3.4 PN 结的电容效应
1) 势垒电容
PN结外加电压变化时,空间电荷区的宽度将发生变 化,有电荷的积累和释放的过程,与电容的充放电相 同,其等效电容称为势垒电容Cb。
2)扩散电容
PN结外加的正向电压变化时,在扩散路程中载流子 的浓度及其梯度均有变化,也有电荷的积累和释放的 过程,其等效电容称为扩散电容Cd。
注意
空杂穴质-半--导-体多中子,;多子的浓度决定于掺杂原子的浓度; 电子----少子少.子的浓度决定于温度。
13
3 PN结 3.1 PN结的形成
P区
N区
物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气体、液体、 固体均有之,包括电子和空穴的扩散!
14
3.1 PN结的形成
I扩
在交界面,由于两种载流子的浓度差,产生 扩散运动。
小功率 二极管
大功率 二极管
稳压 二极管
发光 二极管
25
• 二极管的伏安特性及电流方程
二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。
i f (u)
u
击穿
iIS(eU T1) (常温 U T下 2m 6 V)电压
温度的 电压当量
材料 硅Si 锗Ge
开启电压 0.5V 0.1V
导通电压 0.5~0.8V 0.1~0.3V
15
3.1 PN结的形成
耗尽层(电荷层、势垒层)
空间电荷区
I漂
在交界面,由于扩散运动,经过复合,出现空 间电荷区
16
3.1 PN结的形成
PN结
I扩 I漂
当扩散电流等于漂移电流时,达到动态 平衡,形成PN结。
17
1.由于扩散运动形成空间电荷区和内电场;
2.内电场阻碍多子扩散,有利于少子漂移;

《模拟电子技术(童诗白)》课件ppt

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V
-
uR
t
V UD
幅值由rd与R
分压决定
t
例题1:试求输出电压uo。
-12V
解:两个二极管存在优先 导通现象。
R
D1 -5V
D2 0V
D2导通,D1截止。
Si : Uon 0.7V uo Ge : Uon 0.2V
Si : uo 5.7V
?
Ge : uo 5.2V
例题2:试画出电压uo的波形。
EGO:热力学零度时破坏共价键所需的能量,又称 禁带宽度 (Si:1.21eV,Ge:0.785eV);
T=300K时,本征半导体中载流子的浓度比较低, 导电能力差。Si:1.43×1010cm-3 Ge:2.38×1013cm-3
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二、杂质半导体
掺入微量杂质,可使半导体导电性能大大增强。按 掺入杂质元素不同,可形成N型半导体和P型半导体。
晶体结构是指晶体的周期性
§1.1 半导体基础知识
结构。即晶体以其内部原子、 离子、分子在空间作三维周
一、本征半导体
期性的规则排列为其最基本 的结构特征
纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。
1、半导体
根据材料的导电能
si
力,可以将他们划分为
GGee
导体、绝缘体和半导体。
典型的半导体是硅Si和 锗Ge,它们都是四价元
i
u IZmin
正向导通与
一定值时,稳压管就不会因发 热而损坏。
二极管相同 等效电路:
D1
u
符号:
D2
UZ rz
DZ
2、主要参数
(1)稳压值UZ;
(2)稳定电流IZ(IZmin):电流小于此值时稳压效

模拟电子技术课件——常用半导体器件

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三极管外形图
EXIT
模拟电子技术
二、三极管的电流放大作用
实现电流放大的外部条件
发射结正偏 集电结反偏
NPN管, VC> VB> VE PNP管, VE> VB> VC
仿真电路
EXIT
模拟电子技术
IB
0
0.02
0.04
0.06
IC
<0.001
2.029
4.054
6.00
IE
<0.001
2.047
4.094
主要要求:
了解晶闸管的基本知识 熟悉晶闸管的使用
EXIT
模拟电子技术
螺栓型晶闸管
晶闸管模块
平板型晶闸管外形及结构
EXIT
模拟电子技术
一、晶闸管的外形、结构及符号
(a) 外形
A


G

K导 (b) 符号 体
A 阳极

P1

N1
PN

P2
控制极GG
N2
K 阴极
(c) 结构
EXIT
模拟电子技术
二、晶闸管的工作状态
P沟道
绝缘栅型 耗尽型 N沟道
P沟道
EXIT
模拟电子技术
二、结型场效应管 结构
EXIT
模拟电子技术
工作分析
EXIT
模拟电子技术
结论:
(1) JFET沟道中只有一种类型的多数载流子参与导 电,所以场效应管也称为单极型三极管; (2) JFET 栅极与沟道间的PN结是反向偏置的,因 此输入电阻很高; (3) JFET是电压控制电流器件,iD受vGS控制; (4)预夹断前iD与vDS呈近似线性关系;预夹断后,iD 趋于饱和。

模拟电子技术基础 第一章 常用的半导体器件

模拟电子技术基础 第一章 常用的半导体器件

第一章常用的半导体器件半导体基础知识导体:非常容易导电一般金属都是导体结构:低价元素,最外层电子少于4个其最外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动,形成电流。

1.1绝缘体:基本不导电如:橡胶、陶瓷、塑料等高价元素,原子的最外层电子受原子核的束缚力很强1.2半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间常用的硅、锗均为四价元素1.11本征半导体现代电子学中,用的最多的半导体材料是硅和锗,它们的最外层电子(价电子)都是四个。

通过一定的提纯工艺过程,可以将半导体制成晶体。

完全纯净的、具有晶体结构的半导体,称为本征半导体。

即本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。

一、本征半导体的晶体结构晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵,它们分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。

共价键中的价电子为这些原子所共有,并为它们所束缚,形成本征半导体的共价键结构。

常温下价电子很难脱离共价键的束缚成为自由电子,因此本征半导体中的自由电子很少,其导电能力很弱。

温度升高或受到光的照射时,有的价电子可以挣脱原子核的束缚,而参与导电,成为自由电子。

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。

半导体在热激发下产生自由电子和空穴对的现象称为本征激发。

本征半导体外加电场:由电子定向移动,形成电子电流价电子依次填补空穴,空穴定向移动,形成空穴电流本征半导体电流是两个电流之和。

本征半导体中有两种载流子,自由电子和空穴均参与导电。

二、本征半导体中载流子的浓度一定温度下,本征半导体中载流子的浓度是一定的,且自由电子与空穴的浓度相等。

温度升高,热运动加剧,自由电子增多,空穴也随之增多,即载流子的浓度升高,导电性能增强。

本征半导体载流子的浓度是环境温度的函数。

T=0K,自由电子与空穴的浓度均为零,本征半导体为绝缘体。

本征半导体的导电性能很差,且与环境温度密切相关。

1.1.2 杂质半导体在本征半导体中掺入掺入少量合适的杂质元素一、N型半导体掺入五价元素(如磷)杂质原子最外层有五个价电子,除了与其它硅原子形成共价键,还多出一个电子。

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四、已知稳压管的稳压值UZ=6V,稳定电流的最小值 IZmin=5mA。求图示电路中UO1和UO2各为多少伏。
解:UO1=6V,UO2=5V。
五、电路如图所示,VCC=15V,β=100,UBE=0.7V。试问: (1)Rb=50kΩ时,uO=? (2)若T临界饱和,则Rb≈?
解:(1)Rb=50kΩ时,基极电流、集电极电 流 和管压降分别为
解: (1)√ (2)× (3)√ (4)×
二、选择正确答案填入空内。
(1)PN结加正向电压时,空间电荷区将 。
A. 变窄 B. 基本不变 C. 变宽
(2)设二极管的端电压为U,则二极管的电流方程是 。
A. ISeU
B. ISeU UT
C. IS(eU UT-1)
(3)稳压管的稳压区是其工作在 。
*** 已知图所示电路中稳压管的稳定电压UZ=6V,最小稳定电流IZmin=5mA, 最大稳定电流IZmax=25mA。
(1)分别计算UI为10V、15V、35V三种情况下输出电压UO的值; (2)若UI=35V时负载开路,则会出现什么现象?为什么?
解:(1)当UI=10V时,若UO=UZ=6V,则 稳压管的电流为4mA,小于其最小稳定电流, 所以稳压管未击穿。故
UO
RL R RL
UI
3.33V
当UI=15V时,稳压管中的电流大于最
小稳定电流IZmin,所以
UO=UZ=6V
同理,当UI=35V时,UO=UZ=6V。
(2)29mA>IZM=25mA,稳压管将因功
耗过大而损坏。
*** 在图示电路中,发光二极管导通电压UD=1.5V,正向电流在5~ 15mA时才能正常工作。试问:
解:波形如右图所示。
*** 现有两只稳压管,它们的稳定电压分别为6V和8V,正向导通 电压为 0.7V。试问:
(1)若将它们串联相接,则可得到几种稳压值?各为多少? (2)若将它们并联相接,则又可得到几种稳压值?各为多少?
解: (1)两只稳压管串联时可得1.4V、6.7V、8.7V和14V等四种稳压值。 (2)两只稳压管并联时可得0.7V和6V等两种稳压值。
A. 正向导通 B.反向截止 C.反向击穿
(4)当晶体管工作在放大区时,发射结电压和集电结电压应为 。
A. 前者反偏、后者也反偏
B. 前者正偏、后者反偏
C. 前者正偏、后者也正偏
解:(1)A (2)C (3)C (4)B
三、写出图示各电路的输出电压值,设二极管导通电压
UD=0.7V。
解:UO1≈1.3V,UO2=0,UO3≈-1.3V,UO4≈2V, UO5≈1.3V,UO6≈-2V。
IB
VBB U BE Rb
26
μA
I C I B 2.6mA
U CE VCC I C RC 2V
所以输出电压UO=UCE=2V。 (2)设临界饱和时UCES=UBE=0.7V,所以
IC
VCC
U CES Rc
2.86mA
IB
IC
28.6A
Rb
VBB U BE IB
45.4k
答案入右图所示。
***、测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图P1.15所示。 在圆圈中画出管子,并分别说明它们是硅管还是锗管。
管号 上 中 下
管型 材料
T1 e b c PNP Si
T2 c b e NPN Si
T3 e b c NPN Si
T4 b e c PNP Ge
T5 c e b PNP Ge
*** 、分别判断图P1.12所示各电路中晶体管是否有可能工作 在放大状态。
解:(a)可能 (b)可能 (c)不能
(d)不能,T的发射结会因电流过大而损坏。 (e)可能
解:当uI=0时,晶体管截止,稳压管击穿,uO= -UZ=-5V。
则:稳压管的稳定电流:
IZ
VCC U o RC
12V 5V 1K
7mA
(此题应给出稳定电流范围)。
当uI=-5V时,晶体管饱和,uO=0.1V。因为
IB
uI U BE Rb
480μA
IC I B 24mA
UEC VCC IC RC<VEB
A. 83
B. 91
C. 100
解:(1)A ,C (2)A (3)C
1.2 电路如图所示,已知ui=10sinωt(v),试画出ui与uO的波形。设二
极管正向导通电压可忽略不计。
解:ui和uo的波形如右图所示。
*** 电路如图P1.3所示,已知ui=5sinωt (V),二极管导通电压UD= 0.7V。试画出ui与uO的波形,并标出幅值。
(1)开关S在什么位置时发光二极管才能发光? (2)R的取值范围是多少?
解:
(1)S闭合。 (2)R的范围为
Rmin (V U D ) I Dmax 233 Rmax (V U D如图所示。分别求另一电极的电流,标出其 实际方向,并在圆圈中画出管子。
T6 b e c NPN Ge
*** 、电路如图所示,晶体管导通时UBE=0.7V,β=50。试分析VBB为 0V、1V、1.5V三种情况下T的工作状态及输出电压uO的值。
解:(1)当VBB=0时,T截止,uO=12V。
(2)当VBB=1V时,因为
I BQ
VBB
U BEQ Rb
60
μA
ICQ I BQ 3mA
第1章 习题
1.1 选择合适答案填入空内。
(1)在本征半导体中加入 元素可形成N型半导体, 加入 元素可形成P型半导体。
A. 五价 B. 四价 C. 三价
(2)当温度升高时,二极管的反向饱和电流将 。
A. 增大 B. 不变 C. 减小
(3)工作在放大区的某三极管,如果当IB从12μA增大 到22μA时,IC从1mA变为2mA,那么它的β约 为。
U O VCC ICQ RC 9V
所以T处于放大状态
(3)当VBB=3V时,因为
I BQ
VBB
U BEQ Rb
460A
ICQ I BQ 23mA
U O VCC ICQ RC U BE
所以T处于饱和状态。
*** 、电路如图所示,晶体管的β=50,|UBE|=0.2V,饱和管压降|UCES|= 0.1V;稳压管的稳定电压UZ=5V,正向导通电压UD=0.5V。试问:当uI=0V时 uO=?当uI=-5V时uO=?
第1章 常用半导体器件
自测题
一、判断下列说法是否正确,用“√”和“×”表示判 断结果填入空内。
(1)在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素, 可将其改型为P型半导体。( )
(2)因为N型半导体的多子是自由电子,所以它带 负电。( )
(3)PN结在无光照、无外加电压时,结电流为零。 ()
(4)处于放大状态的晶体管,集电极电流是多子 漂移运动形成的。( )
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