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1、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电电子子技技术术基基础础感谢大家前来参加本课程的学习感谢大家前来参加本课程的学习下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1 1 1 1、掌握半导体二极管及直流电源电路的基本概念掌握半导体二极管及直流电源电路的基本概念掌握半导体二极管及直流电源电路的基本概念掌握半导体二极管及直流电源电路的基本概念目目 的的2 2 2 2、掌握数字电路的基本概念和简单计算掌握数字电路的基本概念和简单计算掌握数字电路的基本概念和简单计算掌握数字电路的基本概念和简单计算2下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1 1、半导体
2、的基本知识与半导体的基本知识与半导体的基本知识与半导体的基本知识与PNPN结结结结主要内容主要内容2 2、半导体二极管的基本应用电路半导体二极管的基本应用电路半导体二极管的基本应用电路半导体二极管的基本应用电路3 3、直流稳压电源概述及应用直流稳压电源概述及应用直流稳压电源概述及应用直流稳压电源概述及应用4 4、数制与二十进制数制与二十进制数制与二十进制数制与二十进制5 5、逻辑函数及几种表现形式与相互转换逻辑函数及几种表现形式与相互转换逻辑函数及几种表现形式与相互转换逻辑函数及几种表现形式与相互转换6 6、逻辑函数代数法化简及逻辑表达形式转换逻辑函数代数法化简及逻辑表达形式转换逻辑函数代数法
3、化简及逻辑表达形式转换逻辑函数代数法化简及逻辑表达形式转换7 7、逻辑函数的卡诺图化简法逻辑函数的卡诺图化简法逻辑函数的卡诺图化简法逻辑函数的卡诺图化简法3下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的
4、结似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。果。果。果。对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正确使用方法，不要过分追究其内部原理。讨论器正确使用方法，不要过分追究其内部原理。讨论器正确使用方法，不要过分追究其内部原理。讨论器正确使用方法，不要过分追究其内部原理。讨论器件的目的在于应用。件的目的在于应用。件的目的在于应用。件的目的在于应用。学学 习习 方方 法法对电路进行分
5、析计算时，只要能满足技术指标，对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，就不要过分追究精确的数值。就不要过分追究精确的数值。就不要过分追究精确的数值。就不要过分追究精确的数值。器件是非线性的、特性有分散性、器件是非线性的、特性有分散性、器件是非线性的、特性有分散性、器件是非线性的、特性有分散性、RC RC 的值有误差、的值有误差、的值有误差、的值有误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。工程上允许一定的误差、采用合理估算
6、的方法。4下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页模拟电子技术模拟电子技术5下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页第一章第一章 半导体二极管及直流电源电路半导体二极管及直流电源电路1.11.1半导体的基本知识与半导体的基本知识与半导体的基本知识与半导体的基本知识与PNPN结结结结1.21.2 半导体二极管半导体二极管半导体二极管半导体二极管1.31.3特殊二极管特殊二极管特殊二极管特殊二极管1.41.4半导体二极管的基本应用电路半导体二极管的基本应用电路半导体二极管的基本应用电路半导体二极管的基本应用电路1.51.5直流稳压电源概述直流稳压电源概述直流稳压
7、电源概述直流稳压电源概述1.61.6稳压电电路的质量指标稳压电电路的质量指标稳压电电路的质量指标稳压电电路的质量指标1.71.7集成三端稳压器集成三端稳压器集成三端稳压器集成三端稳压器本章主要内容本章主要内容6下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页第一章第一章 半导体二极管及直流电源电路半导体二极管及直流电源电路学习本章的要求：学习本章的要求：学习本章的要求：学习本章的要求：一、理解一、理解一、理解一、理解PNPN结的单向导电性结的单向导电性结的单向导电性结的单向导电性二、掌握普通二极管和稳压管的外特性二、掌握普通二极管和稳压管的外特性二、掌握普通二极管和稳压管的外特性二、
8、掌握普通二极管和稳压管的外特性三、掌握二极管和稳压管的主要应用三、掌握二极管和稳压管的主要应用三、掌握二极管和稳压管的主要应用三、掌握二极管和稳压管的主要应用四、熟悉普通二极管和稳压管的工作原理、四、熟悉普通二极管和稳压管的工作原理、四、熟悉普通二极管和稳压管的工作原理、四、熟悉普通二极管和稳压管的工作原理、主要主要主要主要参数、使用方法参数、使用方法参数、使用方法参数、使用方法五、熟悉集成三端稳压器的使用方法五、熟悉集成三端稳压器的使用方法五、熟悉集成三端稳压器的使用方法五、熟悉集成三端稳压器的使用方法六、了解发光二极管、光电二极管的使用方法六、了解发光二极管、光电二极管的使用方法六、了解发
9、光二极管、光电二极管的使用方法六、了解发光二极管、光电二极管的使用方法七、了解光电耦合器的使用方法七、了解光电耦合器的使用方法七、了解光电耦合器的使用方法七、了解光电耦合器的使用方法7下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页导体：导体：导体：导体：自然界中很容易导电的物质称为自然界中很容易导电的物质称为自然界中很容易导电的物质称为自然界中很容易导电的物质称为导体导体导体导体，金属一般都是导体。，金属一般都是导体。，金属一般都是导体。，金属一般都是导体。绝缘体：绝缘体：绝缘体：绝缘体：有的物质几乎不导电，称为有的物质几乎不导电，称为有的物质几乎不导电，称为有的物质几乎不导电，称
10、为绝缘体绝缘体绝缘体绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料，如橡皮、陶瓷、塑料，如橡皮、陶瓷、塑料，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。和石英。和石英。和石英。半导体：半导体：半导体：半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体半导体半导体半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。1.11.1半导体的基本知识与半导体的基本知识
11、与PNPN结结1.1.11.1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识半导体的基本知识半导体的基本知识8下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页半导体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。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。掺杂性：掺杂性：掺杂性：掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变光敏性：光敏性：光敏性：光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化当受
12、到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化热敏性：热敏性：热敏性：热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强一、半导体的特性一、半导体的特性一、半导体的特性一、半导体的特性利用半导体的这一特性利用半导体的这一特性利用半导体的这一特性利用半导体的这一特性:可可可可做成温度敏感做成温度敏感做成温度敏感做成温度敏感元件，如热敏电阻元件，如热敏电阻元件，如热敏电阻元件，如热敏电阻等等等等利用半导体的这一特性利用半导体的这一特性利用半导体的这一特性利用半导体的这一特性:可做成各种光可做成各
13、种光可做成各种光可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等敏三极管等敏三极管等敏三极管等利用半导体的这一特性利用半导体的这一特性利用半导体的这一特性利用半导体的这一特性:可做成各种不可做成各种不可做成各种不可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极同用途的半导体器件，如二极管、三极同用途的半导体器件，如二极管、三极同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等管和晶闸管等管和晶闸管等管和晶闸管等9下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页现代电子学中，用得最多
14、的半导体是硅（现代电子学中，用得最多的半导体是硅（+14）和锗（）和锗（+32），它们的），它们的最外层电子（价电子）都是四个。最外层电子（价电子）都是四个。GeSi通过一定的工艺过程，可以将半导体制成通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体晶体。10下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页111、本征半导体本征半导体在硅和锗晶在硅和锗晶体中，原子按四角体中，原子按四角形系统组成晶体点形系统组成晶体点阵，每个原子都处阵，每个原子都处在正四面体的中心在正四面体的中心，而四个其它原子，而四个其它原子位于四面体的顶点位于四面体的顶点，每个原子与其相，每个原子与其相临的原子之间形成临
15、的原子之间形成共价键共价键，共用一对，共用一对价电子。价电子。硅和锗的晶硅和锗的晶体结构：体结构：完全纯净的、结构完整的半导体晶体叫完全纯净的、结构完整的半导体晶体叫本征半导体本征半导体。11下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页12硅和锗的共价键结构硅和锗的共价键结构共价键共共价键共用电子对用电子对+4+4+4+4+4+4表示除去价表示除去价电子后的原子电子后的原子共价健共价健价电子价电子12下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子束缚电子，常温下束，常温下束
16、缚电子很难脱离共价键成为缚电子很难脱离共价键成为自由电子自由电子，因此本征半导体中的自由电子很，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。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。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。共价键共价键有很强有很强的结合的结合力，使力，使原子规原子规则排列，则排列，形成晶形成晶体。体。+4+4+4+413下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 在绝对在绝对在绝对在绝对0 0度度度度（T T=0K=0K）和没有外界激发时和没有外界激发时和没有外界激发时和没有外界激
17、发时,价电子完全被共价键束缚价电子完全被共价键束缚价电子完全被共价键束缚价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（即着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即载流子载流子载流子载流子），它的导电能），它的导电能），它的导电能），它的导电能力为力为力为力为 0 0，相当于绝缘体。，相当于绝缘体。，相当于绝缘体。，相当于绝缘体。在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离
18、共价在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为键的束缚，成为键的束缚，成为键的束缚，成为自由电子自由电子自由电子自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为，同时共价键上留下一个空位，称为，同时共价键上留下一个空位，称为，同时共价键上留下一个空位，称为空穴空穴空穴空穴。2.2.2.2.载流子、自由电子和空穴载流子、自由电子和空穴载流子、自由电子和空穴载流子、自由电子和空穴+4+4+4+4自由电子自由电子空穴空穴束缚电子束缚电子这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。14下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页
19、上一页 Si Si Si Si价电子价电子空穴空穴温度愈高，晶体中产生的温度愈高，晶体中产生的温度愈高，晶体中产生的温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。自由电子便愈多。自由电子便愈多。自由电子便愈多。自由电子自由电子在外电场的作用下，空穴在外电场的作用下，空穴在外电场的作用下，空穴在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，吸引相邻原子的价电子来填补，吸引相邻原子的价电子来填补，吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个新的空而在该原子中出现一个新的空而在该原子中出现一个新的空而在该原子中出现一个新的空穴，其结果相当于空穴的运动穴，其结果相当于空穴的运动穴，其结果相当于空穴的运动
20、穴，其结果相当于空穴的运动而空穴的迁移相当于正电荷的而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为空穴是载移动，因此可以认为空穴是载流子。流子。3.本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理15下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页注意：注意：注意：注意：(1)(1)本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差；其导电性能很差；其导电性能很差；其导电性能很差；(2)(2)温度愈高，温度愈高，温度愈高，温度愈高，载流子的数目愈多载流子的数目愈多载流子的数目愈多载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。半
21、导体的导电性能也就愈好。半导体的导电性能也就愈好。半导体的导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大，所以，温度对半导体器件性能影响很大，所以，温度对半导体器件性能影响很大，所以，温度对半导体器件性能影响很大，这是半导体的一大特点。这是半导体的一大特点。这是半导体的一大特点。这是半导体的一大特点。自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度
22、下，空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体中电流由两部分组成：本征半导体中电流由两部分组成：本征半导体中电流由两部分组成：本征半导体中电流由两部分组成：1.1.自由
23、电子移动产生的电流。自由电子移动产生的电流。自由电子移动产生的电流。自由电子移动产生的电流。2.2.空穴移动产生的电流。空穴移动产生的电流。空穴移动产生的电流。空穴移动产生的电流。纯净半导体也称为本征半导体纯净半导体也称为本征半导体纯净半导体也称为本征半导体纯净半导体也称为本征半导体 1 1 1 1本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少；本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少；本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少；本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少；2 2 2 2半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电；半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电；半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电；半导体
24、中有电子和空穴两种载流子参与导电；3 3 3 3本征半导体导电能力弱，并与温度有关。本征半导体导电能力弱，并与温度有关。本征半导体导电能力弱，并与温度有关。本征半导体导电能力弱，并与温度有关。16下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页17在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半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。体的某种载流子浓度大大增加。P 型半导体：型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也空穴浓度大大增加的杂质半导体，也称为（空穴半导体）。称为（
25、空穴半导体）。N 型半导体：型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体，自由电子浓度大大增加的杂质半导体，也称为（电子半导体）。也称为（电子半导体）。二、二、二、二、NN型半导体和型半导体和型半导体和型半导体和P P型半导体型半导体型半导体型半导体下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，可形成在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，可形成在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，可形成在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，可形成 N N型半导体型半导体型半导体型半导体,也称也称也称也称电子型半导体电子型半导体电子型半导体电子型半导体。
26、因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。由电子。由电子。由电子。在在在在N N型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中自由自由自由自由电子是多数载流子电
27、子是多数载流子电子是多数载流子电子是多数载流子,它主要由它主要由它主要由它主要由杂质原子提供杂质原子提供杂质原子提供杂质原子提供；空穴是少数载流子空穴是少数载流子空穴是少数载流子空穴是少数载流子,由热激发形成。由热激发形成。由热激发形成。由热激发形成。提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子正离子正离子正离子，因此五价，因此五价，因此五价，因此五价杂质原子也称为杂质原子也称为杂质原子也称为杂质原子也称为施主杂质施主杂质施主杂质施主杂质。1 1.N N型半导体型半
28、导体型半导体型半导体18下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页掺杂后自由电子数目大量增掺杂后自由电子数目大量增掺杂后自由电子数目大量增掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半加，自由电子导电成为这种半加，自由电子导电成为这种半加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电导体的主要导电方式，称为电导体的主要导电方式，称为电导体的主要导电方式，称为电子半导体或子半导体或子半导体或子半导体或N N型半导体。型半导体。型半导体。型半导体。掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素 Si Si Si Sip+多余多余电子电子磷原子磷原子在常温下即可在常温下即可
29、变为自由电子变为自由电子失去一个电子失去一个电子变为正离子变为正离子在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂质半导体。形成杂质半导体。形成杂质半导体。形成杂质半导体。在在在在N N 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中自由电子是自由电子是自由电子是自由电子是多数载流子，空穴是少数载流多数载流子，空穴是少数载流多数载流子，空穴是少数载流多数载流子，空穴是少数载流子。子。子。子。19下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 在本征半导体中掺入三价杂质
30、元素，如硼、镓、铟等就形成了在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓、铟等就形成了在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓、铟等就形成了在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓、铟等就形成了P P型半导体型半导体型半导体型半导体，也称为也称为也称为也称为空穴型半导体空穴型半导体空穴型半导体空穴型半导体。因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共价键中留下一个空穴。价键中留下一个空穴。价键中留下一个空穴。价键
31、中留下一个空穴。P P型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中空穴是多数载流子空穴是多数载流子空穴是多数载流子空穴是多数载流子，主要由掺杂形成；主要由掺杂形成；主要由掺杂形成；主要由掺杂形成；电子是少数载流子，电子是少数载流子，电子是少数载流子，电子是少数载流子，由热激发形成。由热激发形成。由热激发形成。由热激发形成。空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子负离子负离子负离子。三价杂质。三价杂质。三价杂质。三价杂质 因而也称因而也称因而也称因而也称为为为为受主杂质受主杂质受主杂质受主杂质。2.
32、P2.P型半导体型半导体型半导体型半导体20下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页掺杂后空穴数目大量增加，掺杂后空穴数目大量增加，掺杂后空穴数目大量增加，掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要空穴导电成为这种半导体的主要空穴导电成为这种半导体的主要空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或导电方式，称为空穴半导体或导电方式，称为空穴半导体或导电方式，称为空穴半导体或 P P型半导体。型半导体。型半导体。型半导体。掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素 Si Si Si Si 在在在在 PP型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中空穴是多数
33、空穴是多数空穴是多数空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。载流子，自由电子是少数载流子。载流子，自由电子是少数载流子。载流子，自由电子是少数载流子。B硼原子硼原子接受一个电子接受一个电子接受一个电子接受一个电子变为负离子变为负离子变为负离子变为负离子空穴空穴无论无论无论无论N N型或型或型或型或P P型半导体都是电中性的，对外不显电性。型半导体都是电中性的，对外不显电性。型半导体都是电中性的，对外不显电性。型半导体都是电中性的，对外不显电性。N N N N型半导体和型半导体和型半导体和型半导体和P P P P型半导体称为杂质半导体。型半导体称为杂质半导体。型半导体称为杂质半导体。型半导体称为
34、杂质半导体。掺杂后的半导体的导电能力将显著增强，并可人为控制。掺杂后的半导体的导电能力将显著增强，并可人为控制。掺杂后的半导体的导电能力将显著增强，并可人为控制。掺杂后的半导体的导电能力将显著增强，并可人为控制。21下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页P 型半导体（型半导体（N Na a)+N 型半导体型半导体(N(Nd d)杂质杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。型半导体多子和少子的移动都能形成电流。但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。近似认为多子与杂质浓度相等。负离子正离子多数载流子多数载
35、流子少数载流子少数载流子22下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页上上述述存存在在载载流流子子浓浓度度差差是是半半导导体体区区别别于于导导体体的的一一种种特特有有现现象象，在在导导体体中中，只只有有一一种种载载流流子子(自自由由电电子子)，如如果果其其间间存存在在着着浓浓度度差差，则则必必将将产产生生自自低低浓浓度度向向高高浓浓度度方方向向的的电电场场，依依靠靠电电场场力力就就会会迅迅速速将将高高浓浓度度的的电电子子拉拉向向低低浓浓度度处处，因因此此在在导导体体中中建建立立不不了了自自由由电电子子的的浓浓度差。度差。在在半半导导体体中中，存存在在着着自自由由电电子子和和空空
36、穴穴两两种种载载流流子子，当当其其间间出出现现非非平平衡衡载载流流子子，建建立立浓浓度度差差时时，仍仍能能处处处处满满足足电电中中性性条条件件，就就是是说说，只只要要存存在在非非平平衡衡自自由由电电子子n(x)-nn(x)-no o，就就必必然然存存在在非非平平衡衡空空穴穴p(x)-pp(x)-po o，并并且且两两者者的的数数值值相相等等，这这样样就就不不会会产产生生不不同同浓浓度度之之间间的的电电场场，因因而而也也就就不不会会将将已已建建立立的的浓浓度度差差拉拉平平。总总之之，由由扩扩散散运运动动产产生生的的扩扩散散电流是半导体区别于导体的一种特有的电流电流是半导体区别于导体的一种特有的电
37、流。注意：23下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页在同一片半导体基片上，分别制在同一片半导体基片上，分别制造造P 型半导体和型半导体和N 型半导体，经过载型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形流子的扩散，在它们的交界面处就形成了成了PN 结。结。1.1.2PN结结1.PN PN结的形成结的形成24下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差PP型半导体型半导体型半导体型半导体NN型半导体型半导体型半导体型半导体内电场越强，漂移内电场越强，漂移内电场越强，漂移内电场越强，
38、漂移运动越强，而漂移使运动越强，而漂移使运动越强，而漂移使运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。空间电荷区变薄。空间电荷区变薄。空间电荷区变薄。扩散的结果使空间电扩散的结果使空间电荷区变宽。荷区变宽。空间电荷区空间电荷区越宽。越宽。空间电荷区也称空间电荷区也称PN结结扩散和漂移这扩散和漂移这扩散和漂移这扩散和漂移这一对相反的运动最一对相反的运动最一对相反的运动最一对相反的运动最终达到动态平衡，终达到动态平衡，终达到动态平衡，终达到动态平衡，空间电荷区的厚度空间电荷区的厚度空间电荷区的厚度空间电荷区的厚度固定不变。固定不变。固定不变。固定不变。+形成空间电荷区形成空间电荷区25下一页下一页总目录总目
39、录 章目录章目录返回返回上一页上一页在一块本征半导体在两侧通过扩散不同的杂质在一块本征半导体在两侧通过扩散不同的杂质,分别分别形成形成N型半导体和型半导体和P型半导体。此时将在型半导体。此时将在N型半导体和型半导体和P型型半导体的结合面上形成如下物理过程半导体的结合面上形成如下物理过程:因浓度差因浓度差空间电荷区形成内电场空间电荷区形成内电场 内电场促使少子漂移内电场促使少子漂移 内电场阻止多子扩散内电场阻止多子扩散 最后最后,多子的多子的扩散扩散和少子的和少子的漂移漂移达到达到动态平衡动态平衡。对于对于P型半导体和型半导体和N型半导体结合面，离型半导体结合面，离子薄层形成的子薄层形成的空间电
40、荷区空间电荷区称为称为PN结结。在空间电荷区，由于缺少多子，所以也在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称称耗尽层耗尽层。多子的扩散运动多子的扩散运动由由杂质离子形成空间电荷区杂质离子形成空间电荷区 26下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.PN结的单向导电性结的单向导电性（1 1）PNPN结加正向电压结加正向电压结加正向电压结加正向电压（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置）PN结变窄结变窄P接正、接正、N接负接负外电场外电场IF形成外电场，形成外电场，形成外电场，形成外电场，方向与内电场方向与内电场方向与内电场方向与内电场相反，内电场相反，内电场相反，内电场相反
41、，内电场被削弱，多子被削弱，多子被削弱，多子被削弱，多子的扩散加强，的扩散加强，的扩散加强，的扩散加强，形成较大的扩形成较大的扩形成较大的扩形成较大的扩散电流。散电流。散电流。散电流。PNPN结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，PNPN结变窄，正向电阻变小，结变窄，正向电阻变小，结变窄，正向电阻变小，结变窄，正向电阻变小，正向电流增大，正向电流增大，正向电流增大，正向电流增大，PNPN结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。内电场内电场PN+27下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页（2 2）PNPN结加反向电压结加反向电
42、压结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）外电场外电场外电场外电场PP接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正接正 内电场内电场内电场内电场P PN N+28下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页PNPN结变宽结变宽结变宽结变宽（2 2）PNPN结加反向电压结加反向电压结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）外电场外电场外电场外电场形成外电场，形成外电场，形成外电场，形成外电场，方向与内电场方向与内电场方向与内电场方向与内电场相同，相同，相同，相同，内电场内电场被加强，少子被加强，少子的漂移加强，的漂移加强，
43、由于少子数量由于少子数量很少，形成很很少，形成很小的反向电流。小的反向电流。IRPP接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正接正 温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。PNPN结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，PNPN结变宽，反向电流较小，结变宽，反向电流较小，结变宽，反向电流较小，结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，反向电阻较大，反向电阻较大，反向电阻较大，PNPN结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。结处
44、于截止状态。内电场内电场内电场内电场P PN N+29下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 PN结加正向电压时，呈现低电阻，结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；具有较大的正向扩散电流；PN结加反向电压时，呈现高电阻，结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。具有很小的反向漂移电流。由此可以得出结论：由此可以得出结论：PN结具有单结具有单向导电性。向导电性。30下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页在在在在PNPNPNPN结上加上引线和封装，就成为一个二极管结上加上引线和封装，就成为一个二极管结上加上引线和封装，就成为一个二极管
45、结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管二极管二极管二极管按结构分有按结构分有按结构分有按结构分有点接触型、面接触型点接触型、面接触型点接触型、面接触型点接触型、面接触型和和和和平面型平面型平面型平面型三大类。三大类。三大类。三大类。(1)(1)点接触型二极管点接触型二极管点接触型二极管点接触型二极管PNPN结面积小、结电容小、正结面积小、结电容小、正结面积小、结电容小、正结面积小、结电容小、正向电流小。用于检波和变频向电流小。用于检波和变频向电流小。用于检波和变频向电流小。用于检波和变频等高频电路。等高频电路。等高频电路。等高频电路。1.2 半导体二极管半导体二极管1.2.11.2.1基
46、本结构和分类基本结构和分类基本结构和分类基本结构和分类31下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(3)(3)平面型二极管平面型二极管往往用于集成电路制造工艺往往用于集成电路制造工艺往往用于集成电路制造工艺往往用于集成电路制造工艺中。中。中。中。PNPN结面积可大可小，用结面积可大可小，用结面积可大可小，用结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。(2)面接触型二极管面接触型二极管PN结结面积大、正向电结结面积大、正向电流大、结电容大，流大、结电容大，用于用于工频大电流整流电路。工频大电流整流电路。32下
47、一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页阴极引线阴极引线阳极引线阳极引线二氧化硅保护层二氧化硅保护层P型硅型硅N型硅型硅(c)平面型平面型金属触丝金属触丝阳极引线阳极引线N型锗片型锗片阴极引线阴极引线外壳外壳(a)点接触型点接触型铝合金小球铝合金小球N型硅型硅阳极引线阳极引线PN结结金锑合金金锑合金底座底座阴极引线阴极引线(b)面接触型面接触型二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图阴极阴极阳极阳极(d)符号符号D33下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1.2.21.2.2伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性硅管硅管硅管硅管0.
48、5V0.5V锗管锗管锗管锗管0 0.1V.1V反向击穿反向击穿电压电压U(BR)导通压降导通压降导通压降导通压降外加电压大于死区外加电压大于死区外加电压大于死区外加电压大于死区电压电压电压电压二极管二极管二极管二极管才能导才能导才能导才能导通通通通正向特性正向特性正向特性正向特性反向特性反向特性特点：非线性特点：非线性特点：非线性特点：非线性 单向导电性单向导电性单向导电性单向导电性硅硅硅硅0 0 0 0.60.8V.60.8V锗锗锗锗0 0.2.20.3V0.3VUI死区电压死区电压死区电压死区电压PN+PN+反向电流反向电流反向电流反向电流在一定电压在一定电压在一定电压在一定电压范围内保持
49、范围内保持范围内保持范围内保持常数。常数。常数。常数。它是二仍管外加正向电压时，它是二仍管外加正向电压时，它是二仍管外加正向电压时，它是二仍管外加正向电压时，二极管两端电压二极管两端电压二极管两端电压二极管两端电压U UDD与通过二与通过二与通过二与通过二极管的电流极管的电流极管的电流极管的电流I IDD之间的关系曲线之间的关系曲线之间的关系曲线之间的关系曲线当外加电压较小时，外电场当外加电压较小时，外电场当外加电压较小时，外电场当外加电压较小时，外电场还不足以克服内电场对多数还不足以克服内电场对多数还不足以克服内电场对多数还不足以克服内电场对多数载流子扩散运动的阻力，正载流子扩散运动的阻力，
50、正载流子扩散运动的阻力，正载流子扩散运动的阻力，正向电流为零向电流为零向电流为零向电流为零当正向电压超过死区电压时，当正向电压超过死区电压时，当正向电压超过死区电压时，当正向电压超过死区电压时，二极管导通，正向电流随外二极管导通，正向电流随外二极管导通，正向电流随外二极管导通，正向电流随外加电压的增加而迅速增大。加电压的增加而迅速增大。加电压的增加而迅速增大。加电压的增加而迅速增大。在正常使用的电流范围在正常使用的电流范围在正常使用的电流范围在正常使用的电流范围内二极管的正向压降内二极管的正向压降内二极管的正向压降内二极管的正向压降U UF F几乎维持不变几乎维持不变几乎维持不变几乎维持不变。