模拟电子电路基础--半导体的基础知识

一、半导体基本知识



1.1 本征半导体
    4价元素,纯净的硅和锗

1.2 杂质半导体
    N型半导体:本征半导体中掺入5价元素,形成多余的电子
    P型半导体:本征半导体中掺入3价元素,形成多余的空穴

二、PN结



一边P型,一边N型,形成PN结
    载流子扩散形成内建电场,电场又使载流子漂移回去,达成平衡。

2.1 PN结单向导电性
    PN结加正向电压(P正N负),内建电场被减弱,平衡被打破,扩散大于漂移,形成正向电流。
    Id=Is*[e^(U/Ut)-1]
    Is为反向饱和电流(加反向电压时的电流),Ut室温下为26mV.

2.2 PN结的击穿
    齐纳击穿:<4V(硅)
    雪崩击穿:>7V(硅)

2.3 PN结的电容效应
    势垒电容:阻挡层的空间电荷引起
    扩散电容:在正向电压下,多子在扩散过程中产生电荷积累引起

三、半导体二极管



3.1 二极管的特性
    正向特性:硅管导通电压为0.6-0.8V,锗管为0.1-0.3V
    反向特性:反向电压一定时,电流很小,反向电压超过一定值时,电流急剧增加,发生击穿

3.2 二极管主要参数
    最大整流电流IF:允许通过的最大正向电流
    最大反向工作电压UR:允许的最大工作电压(击穿电压)
    反向电流IR:加反向电压时的电流,它越小表明单向导电性越好
    最高工作频率fM:取决于PN结电容大小,电容越大,fM越高
    直流电阻RD:加在管两端的直流电压与直流电流之比,非线性,正反向电阻之差越大,性能越好
    交流电阻rd:电压微变化与相应的微电流变化之比

3.3 稳压二极管
    让二极管工作在反向击穿区,反向电流变化很大的情况下,反向电压变化很小。

四、半导体三极管



把两个背靠背的二极管连接起来形成三极管,并且,在发射区重掺杂,基区很薄,集电结面积很大。

4.1 三极管的放大作用
    发射结正偏,发射结多子扩散至基区,集电结反偏产生反向电场,基区多子被电场扫进集电结。

电流分配关系:
    IE=IB+IC
    IC=αIE+ICBO
    IC=βIB+ICEO
    ICEO=(1+β)ICBO
    α=IC/IE
    β=IC/IB
    
    极间反向电流
    ICEO:基极开路,集电极和发射极之间的穿透电流
    ICBO:发射极开路,集电结的反向饱和电流

4.1 三极管的特性曲线
    
    截止区:两个结均反偏,IB <=0
    饱和区:两个结均正偏,UCE=0.3V
    放大区:发射结正偏,集电结反偏,IC=βIB,UCE变化对IC无影响

时间: 2024-11-03 21:14:13

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