电子技术基础教学.pptxVIP

第1页/共78页电子技术基础教学第2页/共78页电子技术基础第1章 电子技术中常用半导体器件第2章 基本放大电路第3章 集成运算放大器第4章 数字逻辑基础第5章 逻辑门与组合逻辑电路第6章 触发器第7章 时序逻辑电路第8章 存储器第9章 数/模和模/数转换器第3页/共78页第1章 半导体基础与常用器件1.1 半导体的基本知识1.2 半导体二极管1.3 特殊二极管1.4 双极型三极管1.5 单极型三极管第4页/共78页学习目的与要求 了解本征半导体、P型和N型半导体的特征及PN结的形成过程；熟悉二极管的伏安特性及其分类、用途；理解三极管的电流放大原理，掌握其输入和输出特性的分析方法；理解双极型和单极型三极管在控制原理上的区别；初步掌握工程技术人员必需具备的分析电子电路的基本理论、基本知识和基本技能。 第5页/共78页=＋负电荷正电荷原子核1.1 半导体的基本知识1. 导体、半导体和绝缘体 自然界的一切物质都是由分子、原子组成的。 原子又由一个带正电的原子核和在它周围高速旋转着的带有负电的电子组成。 原子核中有质子和中子，其中质子带正电，中子不带电。 绕原子核高速旋转的核外电子带负电。原子结构中：第6页/共78页＋原子核（1） 导体 导体的最外层电子数通常是1~3个，且距原子核较远，因此受原子核的束缚力较小。由于温度升高、振动等外界的影响，导体的最外层电子就会获得一定能量，从而挣脱原子核的束缚而游离到空间成为自由电子。因此，导体在常温下存在大量的自由电子，具有良好的导电能力。常用的导电材料有银、铜、铝、金等。 导体的特点：内部含有大量的自由电子第7页/共78页＋原子核（2） 绝缘体 绝缘体的最外层电子数一般为6~8个，且距原子核较近，因此受原子核的束缚力较强而不易挣脱其束缚。 常温下绝缘体内部几乎不存在自由电子，因此导电能力极差或不导电。 常用的绝缘体材料有橡胶、云母、陶瓷等。绝缘体的特点： 内部几乎没有自由电子，因此不导电。第8页/共78页＋原子核（3） 半导体 半导体的最外层电子数一般为4个，在常温下存在的自由电子数介于导体和绝缘体之间，因而在常温下半导体的导电能力也是介于导体和绝缘体之间。 常用的半导体材料有硅、锗、硒等。 半导体的特点： 导电性能介于导体和绝缘体之间，但具有光敏性、热敏性和参杂性的独特性能，因此在电子技术中得到广泛应用。第9页/共78页2. 半导体的独特性能 金属导体的电导率一般在105s/cm量级；塑料、云母等绝缘体的电导率通常是10-22~10-14s/cm量级；半导体的电导率则在10-9~102s/cm量级。 半导体的导电能力虽然介于导体和绝缘体之间，但半导体的应用却极其广泛，这是由半导体的独特性能决定的：光敏性——半导体受光照后，其导电能力大大增强；热敏性——受温度的影响，半导体导电能力变化很大；掺杂性——在半导体中掺入少量特殊杂质，其导电 能力极大地增强；半导体材料的独特性能是由其内部的导电机理所决定的。第10页/共78页SiGe+4+4++3. 本征半导体 最常用的半导体为硅(Si)和锗(Ge)。它们的共同特征是四价元素，即每个原子最外层电子数为4个。Ge(锗原子)Si(硅原子)因为原子呈电中性，所以简化模型图中的原子核只用带圈的+4符号表示即可。硅原子和锗原子的简化模型图第11页/共78页＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4 天然的硅和锗是不能制作成半导体器件的。它们必须先经过高度提纯，形成晶格结构完全对称的本征半导体。实际上半导体的晶格结构是三维的。晶格结构共价键结构 本征半导体原子核最外层的价电子都是4个，称为四价元素，它们排列成非常整齐的晶格结构。在本征半导体的晶格结构中，每一个原子均与相邻的四个原子结合，即与相邻四个原子的价电子两两组成电子对，构成共价键结构。第12页/共78页＋＋＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4从共价键晶格结构来看，每个原子外层都具有8个价电子。但价电子是相邻原子共用，所以稳定性并不能象绝缘体那样好。在游离走的价电子原位上留下一个不能移动的空位，叫空穴。 受光照或温度上升影响，共价键中价电子的热运动加剧，一些价电子会挣脱原子核的束缚游离到空间成为自由电子。 由于热激发而在晶体中出现电子空穴对的现象称为本征激发。 本征激发的结果，造成了半导体内部自由电子载流子运动的产生，由此本征半导体的电中性被破坏，使失掉电子的原子变成带正电荷的离子。 由于共价键是定域的，这些带正电的离子不会移动，即不能参与导电，成为晶体中固定不动的带正电离子。 第13页/共78页＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4此时整个晶体带电吗？为什么？受光照或温度上升影响，共价键中其它一些价电子直接跳进空穴，使失电子的原子重新恢复电中性。 价电子填补空穴的现象称为复合。