第一部分 半导体的基本知识
二极管、三极管的结构、特性及主要参数;掌握饱和、放大、截止的基本概念和条件。
1、 导体导电和本征半导体导电的区别:
导体导电只有一种载流子:自由电子导电
半导体导电有两种载流子:自由电子和空穴均参与导电
自由电子和空穴成对出现,数目相等,所带电荷极性不同,故运动方向相反。 2、 本征半导体的导电性很差,但与环境温度密切相关。 3、 杂质半导体
(1)N型半导体——掺入五价元素 (2)P型半导体——掺入三价元素
4、 PN结——P型半导体和N型半导体的交界面
在交界面处两种载流子的浓度差很大;空间电荷区又称为耗尽层 反向电压超过一定值时,就会反向击穿,称之为反向击穿电压
5、 PN结的单向导电性——外加电压
正向偏置 反向偏置 6、 二极管的结构、特性及主要参数
(1)P区引出的电极——阳极;N区引出的电极——阴极
温度升高时,二极管的正向特性曲线将左移,反向特性曲线下移。二极管的特性对温度很敏感。
其中,Is为反向电流,Uon为开启电压,硅的开启电压——0.5V,导通电压为0.6~0.8V,反向饱和电流<0.1μA,锗的开启电压——0.1V,导通电压为0.1~0.3V,反向饱和电流几十μA。
(2)主要参数
1)最大整流电流I:最大正向平均电流
2)最高反向工作电流U:允许外加的最大反向电流,通常为击穿电压U的一半
3)反向电流I:二极管未击穿时的反向电流,其值越小,二极管的单向导电性越好,对
温度越敏感
4)最高工作频率f:二极管工作的上限频率,超过此值二极管不能很好的体现单向导电性 7、稳压二极管
在反向击穿时在一定的电流范围内(或在一定的功率耗损范围内),端电压几乎不变,表现出稳压特
性,广泛应用于稳压电源和限幅电路中。
(1) 稳压管的伏安特性
(2)主要参数
1)稳定电压U:规定电流下稳压管的反向击穿电压
2)稳定电流I:稳压管工作在稳定状态时的参考电流。电流低于此值时稳压效果变坏,甚至根
本不稳压,只要不超过稳压管的额定功率,电流越大稳压效果越好。
【附加】限流电阻:由于稳压管的反向电流小于I时不稳定,大于最大稳定电
流时会因超过额定功率而烧坏,故要串联一个限流电阻保证稳压管正常工作。
3)额定功率P:等于稳定电压U与最大稳定电流I的乘积。超过此值时稳压管会因为结温度过
高而损坏。
4)动态电阻r:在稳压区,端电压变化量与电流变化量之比。r越小,说明电流变化时稳定电
压的变化越小,稳压特性越好。 5)温度系数α:表示电流不变时,温度每变化1℃稳压值的变化量,即α=△U/△T。 U<4V时,α为负值,即温度升高时稳定电压值下降;
U>7V时,α为正值,即温度升高时稳定电压值上升; 4
7、 双极型晶体管——晶体三极管——半导体三极管——晶体管的结构、特性及主要参数
主要以NPN型硅管为例讲解放大作用、特性 曲线和主要参数
放大是对模拟信号最基本的处理。晶体管是放大电路的核心元件,它能控制能量的转换,将输入的任何微小变化不失真地放大输出,放大的对象是变化量。 Ie:发射区杂质浓度高,基区杂质浓度低,大量自由电子越过发射结到达基区。 Ib:基区很薄,杂质浓度低 Ic:集电结外加反向电压且结面积较大,基区的非平衡少子越过集电结到达集电区,形成漂移电流。可见,在Vcc的作用下,漂移运动形成集电极电流Ic。
P区很薄且杂质浓度很低,发射区-上层的N区杂质浓度很高,集电区-下层的N区面积很大——上述三个区域的特点与晶体管的外特性紧密相关。
(2)特性曲线
(3)主要参数
1)直流参数
①共射直流电流系数β
②共基直流电流放大系数α
③极间反向电流——硅管的温度稳定性比锗管的好 发射极开路时集电结的反向饱和电流——Icbo
基极开路时集电极与发射极间的穿透电流——Iceo
2)交流参数
①共射交流电流系数β
②共基交流电流放大系数α
③特征频率fT——使β下降到1的信号频率称为特征频率
3)极限参数——为使晶体管安全工作对它的电压、电流和功率耗损的限制 ①最大集电极耗散功率P——是一个确定的值 决定于晶体管的温升。P=iu=常数
②最大集电极电流I
使β明显减小的i即为I ③极间反向击穿电压