第六章 晶体管及其应用电路

第六章 晶体管及其应用电路

第六章 晶体管及其应用电路6.1 二极管及其应用 6.2 晶体管及其应用 6.3 放大电路中的负反馈 6.4 集成运算放大器应用电路 6.5 电子稳压电源。 电子稳压电源。 6.6模拟电路实验实训 模拟电路实验实训2

半导体的特点半导体的优点 与电子真空管相比) 优点( 半导体的优点(与电子真空管相比) 1. 体积小，重量轻； 体积小，重量轻； 2. 耗电省； 耗电省； 3. 成本低。 成本低。 缺点： 缺点： 1. 受温度影响大； 受温度影响大； 2. 参数离散。 参数离散。3

半导体的基本知识一、 导体、半导体和绝缘体 导体、1. 很容易导电的物质称为导体，金属一般 很容易导电的物质称为导体 导体， 都是导体。 都是导体。 2. 有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如 有的物质几乎不导电，称为绝缘体 绝缘体， 橡皮、陶瓷、塑料和石英。 橡皮、陶瓷、塑料和石英。 3. 导电特性处于导体和绝缘体之间的物质， 导电特性处于导体和绝缘体之间的物质， 称为半导体 如锗、 半导体， 砷化镓和一些硫化物、 称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、 氧化物等。 氧化物等。 4

一种物质的导电性能取决于它的载流子密度 一种物质的导电性能取决于它的载流子密度 载流子 (浓度)。 浓度)。原子密度： 原子密度： 1023

个 / cm

3

铜的载流子密度： 铜的载流子密度： 硅的载流子密度： 硅的载流子密度： 锗的载流子密度： 锗的载流子密度：

5 × 10 22 个 / cm

3 3

1 . 5 × 10 10 个 / cm 2 . 5 × 1013

个 / cm

3

绝缘体载流子密度： 绝缘体载流子密度：近 似等于零5

二、 本征半导体 特点： 特点：(1)通过一定的工艺过程，可以将半 )通过一定的工艺过程， 导体制成晶体 晶体。 导体制成晶体。 (2)完全纯净的、结构完整的半导体 )完全纯净的、 晶体，称为本征半导体 本征半导体。 晶体，称为本征半导体。 (3)在硅和锗晶体中，原子按四角 )在硅和锗晶体中， 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。 共价键， 间形成共价键，共用一对价电子。6

硅和锗的共价键结构 共价键中的两个电 子被紧紧束缚在共价键 称为束缚电子 束缚电子， 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 自由电子， 共价键成为自由电子， 因此本征半导体中的自 由电子很少， 由电子很少，导电能力 很弱。 很弱。7

+4

+4

+4

+4

+4表示除 +4表示除 去价电子 后的原子

共价键 共 用电子对

本征半导体的导电机理 在绝对0度 在绝对 度(T=0K)和没有外界激发时 价 )和没有外界激发时,价 电子

完全被共价键束缚着， 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。 可以运动的带电粒子，它的导电能力为 。 半导体的导电机理不同于其它物质， 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： 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， 当受外界热和光的作用时，它的导 热和光的作用时 电能力明显变化。 电能力明显变化。 往纯净的半导体中掺入某些杂质， 往纯净的半导体中掺入某些杂质， 掺入某些杂质 会使它的导电能力明显改变。 会使它的导电能力明显改变。

1. 热激发在常温下，由于热激发， 在常温下，由于热激发，使一些 热激发 价电子获得足够的能量而脱离共价键 自由电子， 的束缚，成为自由电子 的束缚，成为自由电子，同时共价键 上留下一个空位，称为空穴 空穴。 上留下一个空位，称为空穴。

本征半导体的导电机理空穴导电：空穴吸引邻近价电子来填补， 空穴导电：空穴吸引邻近价电子来填补，这样的结果相当 空穴是载流子 于空穴的迁移，因此可以认为空穴是载流子。 于空穴的迁移，因此可以认为空穴是载流子。 特点: 半导体有两种载流子：自由电子和空穴。 两种载流子 特点: (1) 半导体有两种载流子：自由电子和空穴。 自由电子和空穴总是成对出现，同时又不断复合。 成对出现 (2) 自由电子和空穴总是成对出现，同时又不断复合。 在一定温度下，电子空穴对的产生和复合达到动态 (3) 在一定温度下，电子空穴对的产生和复合达到动态 9 平衡，于是半导体中的载流子数目便维持一定。 平衡，于是半导体中的载流子数目便维持一定。

2. 掺杂法在本征半导体中掺入某些 量的杂质， 微量的杂质，就会使半导体的 导电性能发生显著变化。 导电性能发生显著变化。

N型半导体 型半导体

+4

+4

如掺杂质磷的浓度为百 万分之一：电子浓度增加： 万分之一：电子浓度增加： 1023 ×10 6 = 1017 个 / cm3 >>1010N型半导体中的载流子是什么？ 型半导体中的载流子是什么？ 型半导体中的载流子是什么

+5磷原子

+4

多余电子

结论： ) 结论：(1) 掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度 。 (2)自由电子浓度远大于空穴浓度。 )自由电子浓度远大于空穴浓度。 多数载流子(多子) 多数载流子(多子) 自由电子 少数载流子(少子) 空穴。 少数载流子(少子) 空穴。

空穴

+4

+4

P型半导体 型半导体+3 +4

特点

硼原子

型半导体：本征半导体中掺入三价元素。 (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， 空穴， 电子。 电子。11

6.1 PN结与半导体二极管及其应用 结与半导体二极管及其应用 6.1.1 二极管的单向导电特性一、 PN 结的形成

请注意 1、空间电荷区中没有载流子。 、空间电荷区中没有载流子。 2、空间电荷区中内电场阻碍都是多子的 、空间电荷区中内电场阻碍都是多子的 扩散运动，促进少子的漂移运动 少子的漂移运动。 扩散运动，促进少子的漂移运动。 3、P中的电子和 中的空穴(都是少子), 、 中的电子和 中的空穴(都是少子), 中的电子和N中的空穴 数量有限， 数量有限，因此由它们形成的电流很 小即漂移电流很小， 级 小即漂移电流很小，nA级。 4、扩散与漂移达到动态平衡时即形成PN结。13 、扩散与漂移达到动态平衡时即形成 结

二、

PN结的单向导电性 结的单向导电性

PN结加上正向电压、正向偏置的意 结加上正向电压、正向偏置的意 思都是： 区加正 区加正、 区加负电压 区加负电压。 思都是： P区加正、N区加负电压。

I14

PN结反向偏置 结反向偏置 PN结加上反向电压、反向偏置的意思是： 结加上反向电压、反向偏置的意思是 的意思是： P区加负、N区加正电压。 区加负、 区加正电压 区加正电压。 区加负

结论： 结论： PN结具有单 结具有单 向导电特性

三、半导体二极管 (1)、基本结构 、 PN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。 结加上管壳和引线， 结加上管壳和引线 就成为半导体二极管。触丝线

点接触型

P引线 基片

N

外壳线16

二 极 管 实 际 结 构17

I (2)、伏安特性 、 I

P U N

导通压降: 导通压降: 硅 管0.6~0.8V,锗 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 锗管0.2V。 锗管 。

(3)、主要参数 、 ① 最大整流电流 IOM二极管长期使用时， 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正 向平均电流。 向平均电流。

② 反向击穿电压 (BR) 反向击穿电压U二极管反向击穿时的电压值。 二极 …… 此处隐藏：1811字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……