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,电 子 技 术,主讲教师 ：,李彦旭,江苏大学电气信息工程学院,Email,:,billlyx,电 子 技 术主讲教师 ：李彦旭,前 言,一、,电子,技术,是指研究含有电子器件,(,二极管、三极管、电阻、电容、电感等,),电路的一门学科，亦称电子线路。电子技术可以分为：,模拟和数字,(,按信号特点,),高频和低频,(,按信号频率,),前 言一、电子技术,二、怎样才能学习好该课程？,1.,重视课堂教学和自学；,2.,注重理论与实践；,3.,抓住基本概念、基本原理和基本分析方法；,4.,及时做好复习，自己完成作业，适量做一些课外习题；选适量的参考书，做适当的笔记。,二、怎样才能学习好该课程？,三、本课程考核方式,1.,统一考试，统一阅卷；,2.,卷面成绩,80%,，平时成绩,20%,；,3.,平时成绩由出勤和作业组成，各占,10%,。,参考书目：,1,康华光,.,电子技术基础,2,童诗白,华成英,.,电子技术基础,(,第三版,),三、本课程考核方式参考书目：,第,1,章,半导体器件,第 1 章,第,1,章 半导体器件,第,1,节 半导体基础,第,2,节 半导体二极管,第,3,节 稳压二极管,第,4,节 晶体三极管,第,5,节 场效应管,第1章 半导体器件,第,1,章 重点,PN,结的形成及其单向导电性,二极管的伏安特性和应用电路,三极管的工作原理与伏安特性,场效应管的工作原理、特性曲线,第1章 重点PN结的形成及其单向导电性,第,1,节 半导体基础,一、 半导体,导体：很容易导电的物质。如：金属等,绝缘体：几乎不导电的物质。如：橡皮、陶瓷、塑料、石英等,半导体：,导电特性处于导体与绝缘体之间的物质。如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等,当受外界热和光等作用时，它的导电能力明显提高。,往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力显著改变。,第1节 半导体基础一、 半导体导体：很容易导电的物质。,现代电子学中，用的最多的半导体是,硅,和,锗,，它们的最外层电子（价电子）都是四个。,Ge,1.,本征半导体,Si,现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价,通过一定的工艺过程，可以将半导体制成,晶体,。,完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为,本征半导体,。,在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，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。,通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。完全纯净的、结构完,硅和锗的共价键结构,共价键共,用电子对,+4,+4,+4,+4,+4,表示除去价电子后的原子,Si,硅和锗的晶体结构,硅和锗的共价键结构共价键共+4+4+4+4+4表示除去价电子,共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，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,，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。,形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。,共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。,+4,+4,+4,+4,共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下,本征半导体的导电机理,+4,+4,+4,+4,空穴吸引临近的电子对中的电子来填补，这样的现象，结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为：空穴也是载流子。,载流子：自由电子，空穴。成对出现，成对消失。,空穴,自由电子,束缚电子,热激发,本征半导体的导电机理+4+4+4+4空穴吸引临近的电子对中的,2.,杂质半导体,在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。,其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。,使自由电子浓度大大增加的杂质半导体称为,N,型半导体,（电子半导体），使空穴浓度大大增加的杂质半导体称为,P,型半导体,（空穴半导体）。,2. 杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导,+4,+4,+5,+4,N,型半导体,多余电子,磷原子,P,型半导体,+4,+4,+3,+4,空穴,硼原子,+4+4+5+4N型半导体多余电子磷原子P型半导体+4+4+,杂质半导体的示意表示法,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,N,型半导体,P,型半导体,杂质半导体的示意表示法+,1,、本征半导体中为什么成对产生自由电子和,空穴,?,2,、,N,型半导体中的载流子是什么？,自由电子称为,多数载流子（多子）,，,空 穴 称为,少数载流子（少子）,。,3,、,P,型半导体中的载流子是什么？,自由电子称为,少数载流子,（,少子,），,空 穴 称为,多数载流子,（,多子,）。,4,、,多数载流子,由什么决定？,少数载流子,由什么决定？,？,1、本征半导体中为什么成对产生自由电子和？,多子扩散运动,少子漂移运动,空间电荷区,耗尽层,阻挡层,二、,PN,结的形成,结合浓差多子扩散界面复合,空间电荷区形成内电场,E,方向,(NP),静电场,作用,a.,阻碍多子扩散,但是扩散愈多,E,愈强,;b.,利于少子漂移,但漂移愈多，,E,愈弱。,最终动态平衡,稳定,.,耗尽,阻挡层,空间电荷区,PN,结,PN,结,+,+,+,+,P,型半导体,N,型半导体,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,内电场,E,多子扩散运动空间电荷区,耗尽层,阻挡层二、 PN结的形成结合,扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。,漂移运动,P,型半导体,N,型半导体,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,扩散运动,内电场,E,内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。,扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。漂移运动P,PN,结,正,向,偏,置,+,+,+,+,内电场,外电场,变薄,P,N,+,_,内电场被削弱，,多子的扩散加强,能够形成较大的,扩散电流，,PN,结导通。,三、,PN,结的单向导电性,PN结正向偏置+内电场外电场变薄PN+_内电场,PN,结,反,向,偏,置,+,+,+,+,内电场,外电场,变厚,N,P,+,_,内电场被加强，多子的扩散受抑制。少子漂移加强，但少子数量有限，只能形成较小的反向电流，,PN,结截止,。,PN结反向偏置+内电场外电场变厚NP+_内电场,正向偏置,PN,结导通,反向偏置,PN,结截止,少子漂移电流,(,微,),(,P,区高电位、,N,区低电位,),(,P,区低电位、,N,区高电位,),多子扩散电流（大）,正向偏置PN结导通反向偏置 PN结截止少子漂移电流(微),引线,外壳线,触丝线,基片,点接触型,第,2,节 半导体二极管,一、结构和类型,PN,结加上引线和管壳，就成为半导体二极管,。,符号,阳极,正极,阴极,负极,PN,结,面接触型,引线外壳线触丝线基片点接触型第2节 半导体二极管一、结构和类,二、伏安特性,U,I,导通压降,:,硅管,0.6,0.7V,锗管,0.2,0.3V,。,反向击穿电压,U,(BR),线性工作区,门坎区,(,死区,),反向饱和区,反向击穿区,死区电压,硅管,0.7V,锗管,0,.3V,二、伏安特性UI导通压降: 反向击穿电压U(BR)线性工作区,三、主要参数,1,、,最大整流电流,I,F,长期使用时，允许流过二极管的,最大正向平均,电流。,2,、,最高反向工作电压,U,RM,允许施加的最高反向电压，为击穿电压,U,BR,的一半左右。,3,、,反向电流,I,R,指二极管加反向工作电压时的反向电流。反向电流越小越好。受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要大几十到几百倍。,4,、最高工作频率,f,M,r,d,势垒电容和扩散电容的综合效应,三、主要参数1、最大整流电流 IFrd势垒电容和扩散电容的综,四、理想二极管,含义：,正偏时,，二极管完全导通（死区电压为零，,正向管压降为零，正向导通电阻为零），,相当于开关,闭合导通,；,反偏时,，二极管完全截止（反向电流为零，,反向电阻为无穷大）， 相当于开关,断开、,开路,。,相当于理想的开关。,四、理想二极管含义：正偏时，二极管完全导通（死区电压为零，,二极管的应用是主要利用它的单向导电性。包括整流、限幅、保护、检波、开关、,信号处理,等等。,五、主要应用,例,1,：二极管的应用,二极管的应用是主要利用它的单向导电性。包括整流、限幅、保护、,例,2,：二极管的应用,：,假设截止法,(,反证,定二极管通断,),1.,断开,V,2.,绘,V+,V-,波形,3.,比较,V+V-,二级管导通,(,短路处理,),V+,I,C,，,U,CES,0.3V,称为,饱和区,。,条件：,发射结,正偏,集电结,正偏,功能：,R,CE,0,近似电子开关接通,饱和区,IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020,I,C,(,m,A ),1,2,3,4,U,CE,(V),3,6,9,12,I,B,=0,20,A,40,A,60,A,80,A,100,A,此区域中,:,I,B,=0,I,C,=,I,CEO,U,BE,U,BE,= 0.7V,说明,发射结正偏,，,集电结反偏,，,故三极管处于,放大,状态。,解：1）IB=EB UBERB50.720021.5,2).,集电极临界饱和电流：,I,CS,=,E,C,U,CES,R,C,E,C,R,C,0.33mA,基极临界饱和电流：,I,B,=,E,B,U,BE,R,B,I,BS,I,c,/,=,33,A,当,R,B,=100k,时，基极电流,：,43,A,I,BS,故三极管处于,饱和,状态。,2). 集电极临界饱和电流：ICS = EC UCESR,例,2.,测得在,放大,状态的两个三极管的电位分别为：,2.5V,、,3.2V,、,9V,和,0.7V,、,1V,、,6V,，试判断这两个三极管的类型和管脚。,解：,三极管在,放大,状态。说明,发射结正偏,，,集电结反偏。,对,NPN,：,U,BE,0,、,U,BC,V,B,V,E,NPN,型三极管一般为,硅,管,U,BE,= 0.7V,，,PNP,型三极管一般为,锗,管,U,BE,=,0.3V,B,E,C,B,E,C,对,PNP,：,U,BE,0,。,则为,V,C,V,B,0,时,U,GS,足够大时（,U,GS,V,T,）感应出足够多电子，这里以电子导电为主出现,N,型的导电沟道。,感应出电子,V,T,称为阈值电压,PNNGSDUDSUGSUGS0时UGS足够大时（UGS,P,N,N,G,S,D,U,DS,U,GS,U,GS,较小时，导电沟道相当于电阻将,D-S,连接起来，,U,GS,越大此电阻越小。,PNNGSDUDSUGSUGS较小时，导电沟道相当于电阻将D,P,N,N,G,S,D,U,DS,U,GS,当,U,DS,不太大时，导电沟道在两个,N,区间是均匀的。,当,U,DS,较大时，靠近,D,区的导电沟道变窄。,PNNGSDUDSUGS当UDS不太大时，导电沟道在两个N区,P,N,N,G,S,D,U,DS,U,GS,U,DS,增加，,U,GD,=,V,T,时，靠近,D,端的沟道被夹断，称为予夹断。,夹断后,I,D,呈恒流特性。,I,D,PNNGSDUDSUGSUDS增加，UGD=VT时，靠近D端,增强型,N,沟道,MOS,管的特性曲线,转移特性曲线,0,I,D,U,GS,U,GS,（,TH,）,U,GS,0,I,D,U,DS,0,输出特性曲线,三、场效应,管的特性曲线,增强型N沟道MOS管的特性曲线转移特性曲线0IDUGSUGS,耗尽型,N,沟道,MOS,管的特性曲线,耗尽型的,MOS,管,U,GS,=0,时就有导电沟道，加反向电压才能,夹断,。,转移特性曲线,0,I,D,U,GS,U,GS,（,OFF,）,输出特性曲线,I,D,U,DS,0,U,GS,0,U,GS,=0,耗尽型N沟道MOS管的特性曲线耗尽型的MOS管UGS=0时就,m,u,GS,i,D,g,=,跨导,muGS iDg=跨导,思考题,1,、晶体管放大的内部条件和外部条件是什么？,2,、晶体管有哪些工作状态？,3,、晶体管为什么可作为开关元件使用？,4,、温度对晶体管的性能参数有什么影响？,5,、怎样用万用表判别晶体管的类型和管脚？,6,、增强型,MOS,管与耗尽型,MOS,管有何区别？,7,、为什么说,MOS,管是单极型器件？跨导指什么？,习题：,P23,1.11; 1.12 ; 1.16,思考题习题：P23,
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