电路与电子学 4 半导体二极管和三极管.pdf

一些基本概念 在电子技术中，被传递、加工和处理的信号可以 分为两大类：模拟信号和数字信号 模拟信号：在时间上和幅度上都是连续变化的信 号，称为模拟信号，例如正弦波信号、心电信号 等。 数字信号：在时间和幅度上均不连续的信号。 一些基本概念 模拟电路：工作信号为模拟信号的电子电 路。 数字电路：工作信号为数字信号的电子电 路。 主要内容 半导体二极管和三极管 放大电路基础 功率放大电路 集成运算放大器 负反馈放大电路 信号的运算、处理及波形发生电路 直流电源 第4章半导体二极管和三极管 内容主要有： 半导体的导电性能 PN结的形成及单向导电性 半导体器件的结构、工作原理、工作特性、参数 半导体器件主要包括： 半导体二极管（包括稳压管） 三极管和场效应管 4.1 PN结 1. 半导体 ⑴半导体的物理特性 物质根据其导电性能分为 导体：导电能力良好的物质。 绝缘体：导电能力很差的物质。 半导体：是一种导电能力介于导体和绝缘体之 间的物质，如硅、锗、硒、砷化镓及一些硫化 物和氧化物。 ⑴半导体的物理特性 半导体的导电能力具有独特的性质。 ①温度升高时，纯净的半导体的导电能力显著 增加； ②在纯净半导体材料中加入微量的“杂质”元素 ，它的电导率就会成千上万倍地增长； ③纯净的半导体受到光照时，导电能力明显提 高。 半导体为什么具有以上的导电性质？ ⑵半导体的晶体结构 原子的组成： 带正电的原子核 若干个围绕原子核运动的带负电的电子 且整个原子呈电中性。 半导体器件的材料： 硅（Silicon-Si ）：四价元素，硅的原子序数是14，外 层有4个电子。 锗（Germanium-Ge ）：也是四价元素，锗的原子序数 是32 ，外层也是4个电子。 ⑵半导体的晶体结构 简化原子结构模型如图4-1(a) 的简化形式。 惯性核 +4 价电子 图4-1 (a) 硅和锗的简化原子模型 ⑵半导体的晶体结构 单晶半导体结构特点 共价键: 由相邻两个原子各拿出一个价电子 组成价电子对所构成的联系。 图4-1(b)是晶体共价键结构的平面示意图。 ⑵半导体的晶体结构 +4 +4 +4 +4 +4 +4 共价键 +4 +4 +4 图4-1(b) 晶体共价键结构平面示意图 2.半导体的导电原理 ⑴本征半导体 （Intrinsic Semiconductor ） 纯净的、结构完整的单晶半导体，称为 本征半导体。 物质导电能力的大小取决于其中能参与导 电的粒子—载流子的多少。 ⑴本征半导体 本征半导体在绝对零度（T=0K 相当于 T= －273 ℃）时，相当于绝缘体。 在室温条件下，本征半导体便具有一定 的导电能力。 ⑴本征半导体 半导体中的载流子 自由电子 空穴（Hole ） 空穴和自由电子同时参加导电，是半导 体的重要特点 价