模拟电子 技术教程0000.doc

模拟电子技术教程
一、绪论
二、半导体二极管及其基本电路
三、半导体三极管及放大电路
四、场效应管放大电路
五、功率放大电路
六、集成电路运算放大器
七、反馈放大电路
八、信号的运算及处理电路
九、信号产生电路
十、直流稳压电源
 
 
二、半导体二极管及其基本电路
基本要求
正确理解:PN结的形成及单向导电性
熟练掌握:普通二极管、稳压二极管的外特性及主要参数
能够查阅电子器件相关手册
难点重点

(1)当P型半导体和N型半导体结合在一起时,由于交界面处存在载流子浓度的差异,这样电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。但是,电子和空穴都是带电的,它们扩散的结果就使P区和N区中原来的电中性条件破坏了。P区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子,N区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。这些不能移动的带电粒子通常称为空间电荷,它们集中在P区和N区交界面附近,形成了一个很薄的空间电荷区,这就是我们所说的PN结。
图(1)浓度差使载流子发生扩散运动
(2)在这个区域内,多数载流子已扩散到对方并复合掉了,或者说消耗殆尽了,因此,空间电荷区又称为耗尽层。
(3)P区一侧呈现负电荷,N区一侧呈现正电荷,因此空间电荷区出现了方向由N区指向P区的电场,由于这个电场是载流子扩散运动形成的,而不是外加电压形成的,故称为内电场。
图(2)内电场形成
(4)内电场是由多子的扩散运动引起的,伴随着它的建立将带来两种影响:一是内电场将阻碍多子的扩散,二是P区和N区的少子一旦靠近PN结,便在内电场的作用下漂移到对方,使空间电荷区变窄。
(5)因此,扩散运动使空间电荷区加宽,内电场增强,有利于少子的漂移而不利于多子的扩散;而漂移运动使空间电荷区变窄,内电场减弱,有利于多子的扩散而不利于少子的漂移。
当扩散运动和漂移运动达到动态平衡时,交界面形成稳定的空间电荷区,即PN结处于动态平衡。

(1)外加正向电压(正偏)
在外电场作用下,多子将向PN结移动,结果使空间电荷区变窄,内电场被削弱,有利于多子的扩散而不利于少子的漂移,扩散运动起主要作用。结果,P区的多子空穴将源源不断的流向N区,而N区的多子自由电子亦不断流向P区,这两股载流子的流动就形成了PN结的正向电流。
(2)外加反向电压(反偏)
在外电场作用下,多子将背离PN结移动,结果使空间电荷区变宽,内电场被增强,有利于少子的漂移而不利于多子的扩散,漂移运动起主要作用。漂移运动产生的漂移电流的方向与正向电流相反,称为反向电流。因少子浓度很低,反向电流远小于正向电流。
当温度一定时,少子浓度一定,反向电流几乎不随外加电压而变化,故称为反向饱和电流。

(1)限幅电路---利用二极管的单向导电性和导通后两端电压基本不变的特点组成。

(2)箝位电路---将输出电压箝位在一定数值上。

注:黑色---输入信号,蓝色---输出信号,波形为用EWB仿真结果。
内容提要:

,半导体具有光敏、热敏和掺杂特性。

(1)在0K时,本征半导体中没有载流子,呈绝缘体特性。
(2)温度升高→热激发→共价键中价电子进入导带→自由电子+空穴。
(3)两种载流子:导带中的自由电子,电荷极性为负;价带中挣脱共价键束缚的价电子所剩下的空穴,电荷极性为正。
(4)热激发条件下,只有少数价电子挣脱共价键的束缚,进入导带形成电子空穴对,所以本征半导体导电率很低。

(1)两种杂质半导体:N型---掺入微量五价元素;P型---掺入微量三价元素。
(2)两种浓度不等的载流子:多子---由掺杂形成,少子---由热激发产生。
(3)一般情况下,只要掺入极少量的杂质,所增加的多子浓度就会远大于室温条件下本征激发(观看本征激发动画)所产生的载流子浓度。所以,杂质半导体的导电率高。
(4)杂质半导体呈电中性。

(1)漂移运动---载流子在外加电场作用下的定向移动。
(2)扩散运动---因浓度梯度引起载流子的定向运动。


当P型半导体和N型半导体结合在一起的时侯,由于交界面处存在载流子浓度的差异→多子扩散→产生空间电荷区和内电场→内电场阻碍多子扩散,有利少子漂移
当扩散和漂移达到动态平衡时,交界面形成稳定的空间电荷区,即PN结。

外加正向电压→多子向PN结移动,空间电荷区变窄,内电场减弱→扩散运动大于漂移运动→正向电流。
外加反向电压→多子背离PN结