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  • 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

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