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模拟电子线路 南通职业大学 电子工程系:杨碧石 半导体器件是组成各种电子电路——包括模拟电路和数字电路，分立元件电路和集成电路的基础。 本章讨论半导体的特性，PN结的单向导电性，二极管、三极管、场效应管的结构，工作原理，特性曲线和主要参数 物质可分为： 导体：?=10-4Ω.cm 如：铜，银，铝 绝缘体：?=109Ω.cm 如：橡胶，塑料 半导体其导电能力介于上面两者之间，一般为四价元素的物质，即原子最外层的轨道上均有四个价电子,所以称它们为4 价元素。 半导体有：元素半导体：硅（Si）、锗（Ge）等； 化合物半导体：砷化镓（GaAs）等 原子结构的简化模型 ●本征半导体 通常把非常纯净的、几乎不含杂质的且结构完整的半导体晶体称为本征半导体。 在T=0K（相当于—273oC）时半导体不导电，如同绝缘体一样。 如温度升高，如在室温条件下，将有少数价电子获得足够的能量，以克服共价键的束缚而成为自由电子，其载流子的数量很少（自由电子的数量）导电能力很弱。 束缚电子 本征激发 空穴、电子对 两种载流子： 电子与空穴载流子 产生与复合 动态平衡 载流子浓度与T有关 在本征半导体中掺入少量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著的改变。 根据掺入杂质的化合价的不同，杂质半导体分为: N型半导体和P型半导体两大类。 一．N型半导体： 在4价硅或锗的晶体中掺入少量的5价杂质元素，如磷，锑，砷等。 施主杂质、多数载流子（多子）、少数载流子（少子）、 电子型半导体 受主杂质、多子、少子、空穴型半导体 1.2.1PN结及其单向导电性 单纯的P型或N型半导体，仅仅是导电能力增强了，因此它还不是电子线路中所需要的半导体器件。若在一块本征半导体上，两边掺入不同的杂质，使一边成为P型半导体，另一边成为N型半导体，则在两种半导体的交界面附近形成一层很薄的特殊导电层——PN结。PN结是构成各种半导体器件的基础。 1.PN结的形成 扩散运动、空间电荷区、耗尽层、漂移运动、动态平衡、内建电位差、势垒区或阻挡层 2.PN结的单向导电性原理 偏置、正向偏置（正偏）、反向偏置（反偏） 正向导通、反向截止 PN结正偏时产生较大的正向电流PN结处于导通状态。  PN结反偏时产生较小的反向电流，PN结处于截止状态。 故PN结具有单向导电性。 二、二极管（PN结）伏安特性1、正向特性、 “死区”、导通电压或开启电压；室温下，硅管的Uon≈0.5V，锗管的Uon≈0.1V。管压降：硅管UD=0.6~0.8V，锗管UD=0.1~0.3V  二极管的伏安特性方程： 可近似用PN结的伏安特性方程来表示。理论研究表明，PN结两端电压U与流过PN结的电流I之间的关系为 （1.2.1） Isat--反向饱和电流 UT =kT/q-温度电压当量，其中k为玻耳兹曼常数，T为绝对温度，q为电子电量。在室温（27℃或300K）时UT≈26mV。 1．电容效应 二极管除了单向导电性外，还具有电容效应（PN结电容效应），即当其两端电压变化时，其存储的电荷也发生变化，因此就出现充、放电现象。 按产生的原因不同分为势垒电容和扩散电容两种。 （1）势垒电容Cb （2）扩散电容Cd 结电容Cj为两者之和，即Cj= Cb + Cd 正偏时，Cb Cd ，结电容Cj以扩散电容为主；反偏时，Cb Cd ，Cj主要由势垒电容决定。 2．变容二极管 利用二极管的电容效应，可将二极管做成一种特殊二极管——变容二极管，其电路符号如图1.2.9所示。 ●主要用作可变电容（受电压控制） ●必须工作在反偏状态 ●常用于高频电路中的电调谐电路。 ?1．光敏特性与光敏二极管 半导体具有光敏特性，光照越强，受激产生的电子—空穴对的数量越多。 普通二极管的外壳都是不透光的 利用二极管的光敏特性，可制成一种特殊二极管——光敏二极管。 光敏二极管又称光电二极管，属于光电子器件。 为了便于接受光照，光电二极管的管壳上有一个玻璃窗口，让光线透过窗口照射到PN结的光敏区。 光电二极管的符号如图1.2.7（a）所示。 2．发光二极管 发光二极管的符号与基本应用电路如图1.2.8所示。显然，发光二极管应工作在正偏状态，且当正向电流达到一定