电子技术第一章

其它特殊二极管： 光电二极管 反向电流随光照强度的增加而上升。 I V
照度增加
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发光二极管 有正向电流流 过时，发出一定 波长范围的光， 目前的发光管可 以发出从红外到 可见波段的光， 它的电特性与一 般二极管类似。
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§1.5 半导体三极管
一、基本结构 NPN型 C PNP型 集电极
集电极 N P N
空间电荷区， 也称耗尽层。
扩散运动
漂移运动 P型半导体 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + 内电场E
N型半导体
+ + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + +
所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡， 扩散运动 相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚 度固定不变。 23
硅和锗的晶 体结构：
7
硅和锗的共价键结构
+4 +4表示除 去价电子 后的原子
+4
共价键共
用电子对
+4 +4
8
形成共价键后，每个原子的最外层电子是 八个，构成稳定结构。
+4 +4
共价键有很强的结合力，使原子规 则排列，形成晶体。
+4
+4
共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为 束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自 由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以 本征半导体的导电能力很弱。
－ － － － － －
P 型半导体
N 型半导体
杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。 但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。
近似认为多子与杂质浓度相等。
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§1.2
一、PN 结的形成
PN结
在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导 体和N 型半导体，经过载流子的扩散，在它们的 交界面处就形成了PN 结。
铜的载流子密度：10 个 / cm 5
22
3
硅的载流子密度： 1010 个 / cm 3 1.5 锗的载流子密度： 10 个 / cm 2.5
13 3
绝缘体载流子密度：近 似等于零
4
二、 本征半导体 特点：
（1）通过一定的工艺过程，可以将半 导体制成晶体。 （2）完全纯净的、结构完整的半导体 晶体，称为本征半导体。 （3）在硅和锗晶体中，原子按四角 形系统组成每个原子与其相临的原子之 间形成共价键，共用一对价电子。
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内电场越强，就使漂移 运动越强，而漂移使空 间电荷区变薄。 P型半导体
漂移运动 内电场E N型半导体
－ － － － － －
－ － － － － － － － － － － － － － － － － －
+ + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + 扩散的结果是使空间电 荷区逐渐加宽，空间电 22 荷区越宽。
越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管
的反向电流要大几十到几百倍。
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四、二极管电路的分析方法 iD
A. 对直流信号，用 图解法作出工作点 I
R E
U
I
U uD
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B.大交流信号:
iD
相当电子开关
二极管的应用是主要利用 它的单向导电性包括整流、限 幅、钳位等。
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整流、削波作用：
ui t
ui
多数载流子（多子） 自由电子
少数载流子（少子） 空穴。
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P型半导体
空穴
+4
+4
+3
+4
硼原子
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特点：
1、P型半导体：本征半导体中掺入三价元素。 2、P型半导体中 多子 少子 空穴， 电子。
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杂质半导体的示意表示法
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
触丝线
点接触型
P
引线 外壳线
基片
N
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二 极 管 实 际 结 构
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二、伏安特性 I
I
P
U N
导通压降: 硅 管0.6~0.8V,锗 管0.2~0.3V。
U
反向击穿电 压U(BR)
死区电压 硅管 0. 5V,锗管0.2V。
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三、主要参数 A.最大整流电流 IOM
二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正 向平均电流。
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本征半导体的结构特点
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。
Ge
Si
通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。
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本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。
在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成 晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心， 而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子 与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价 电子。
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万 用 表 测 试 二 极 管
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§1.4 稳压二极管
一、工作区域 I
曲线越 陡，电 压越稳 定。
+
UZ
U
稳压误差 UZ IZ IZ IZmax
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二、工作特点： （1）在反向击穿区处于稳压状态； （2）工作在其它区域与一般二极管相同。
三、稳压二极管的参数
（1）稳定电压 UZ （2）电压温度系数U（%/℃） 稳压值受温度变化影响的的系数。 （3）动态电阻
4、扩散与漂移达到动态平衡时即形成PN结。
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二、
PN结的单向导电性
PN结加上正向电压、正向偏臵的意 思都是： P区加正、N区加负电压。
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1、PN 结正向偏置
变薄 － + + + + 内电场被削弱，多子 的扩散加强能够形成 较大的扩散电流。
+ P
－ － －
_
N
外电场
内电场
R
E
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PN结加上反向电压、反向偏臵的意思都是：
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本征半导体的导电机理 在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时,价 电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有 可以运动的带电粒子，它的导电能力为0。 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。比如： 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。
B. 反向击穿电压U(BR)
二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流 剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而 烧坏。手册上给出的最高反向工作电压URWM一般 是U(BR)的一半。
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C. 反向峰值电流 IRM
指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。
反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反
向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度
C B
IBE
N P N IE
发射结正 偏，发射 区电子不 断向基区 扩散，形 成发射极 电流IE。
Ec
E
55 1
少子的运动
集电结反偏， 有少子形成的 反向电流ICBO。 B
多子的运动
IC=ICE+ICBOICE 从基区扩 C
ICBO
RB EB
ICE N P IBE N IE
E
散来的电 子作为集 电结的少 子，漂移 Ec 进入集电 结而被收 集，形成 ICE。
第1章
常用半导体元件
§1.1 半导体的 半导体二极管
§1.4 稳压二极管
§1.5 半导体三极管
1
半导体的特点
• 半导体的优点（与电子真空管相比） • 1、体积小，重量轻； • 2、耗电省； • 3、成本低。 缺点： 1、受温度影响大； 2、参数离散。
2
§1.1 半导体的基本知识
C
B 基极
E
B
P N P
E 发射极
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基极
发射极
结构特点
集电区： 面积较大 B 基极 C N P N E 集电极
基区：较薄， 1um以下，掺杂 浓度低
发射区：掺
发射极
杂浓度较高
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C N P N
集电极
集电结 发射结
B 基极
E
发射极
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二、电流放大原理
基区空 穴向发 射区的 扩散可 忽略。 进入P区的电子 少部分与基区的 RB 空穴复合，形成 电流IBEE，多数 B 扩散到集电结。
电位V
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
V0
－ － － － － －