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第一章 晶体二极管及应用电路
一、半导体知识
1．本征半导体
·单质半导体材料是具有4价共价键晶体结构的硅（Si）和锗（Ge）（图1-2）。前者是制造半导体IC的材料（三五价化合物***化镓GaAs是微波毫米波半导体器件和IC的重要材料）。
·纯净（纯度>7N）且具有完整晶体结构的半导体称为本征半导体。在一定的温度下，本征半导体的最重要的物理现象是本征激发（又称热激发或产生）（图1-3）。本征激发产生两种带电性质相反的载流子——自由电子和空穴对。温度越高，本征激发越强。
·空穴是半导体中的一种等效载流子。空穴导电的本质是价电子依次填补本征晶格中的空位，使局部显示电荷的空位宏观定向运动（图1-4）。
·在一定的温度下，自由电子与空穴在热运动中相遇，使一对自由电子和空穴消失的现象称为载流子复合。复合是产生的相反过程，当产生等于复合时，称载流子处于平衡状态。
2．杂质半导体
·在本征硅（或锗）中渗入微量5价（或3价）元素后形成N型（或P型）杂质半导体（N型：图1-5，P型：图1-6）。
·在很低的温度下，N型（P型）半导体中的杂质会全部电离，产生自由电子和杂质正离子对（空穴和杂质负离子对）。
·由于杂质电离，使N型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴，而P型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。
·在常温下，多子>>少子（图1-7）。多子浓度几乎等于杂质浓度，与温度无关；两少子浓度是温度的敏感函数。
·在相同掺杂和常温下，Si的少子浓度远小于Ge的少子浓度。
3．半导体中的两种电流
在半导体中存在因电场作用产生的载流子漂移电流（这与金属导电一致）；还存在因载流子浓度差而产生的扩散电流。
4．PN结
·在具有完整晶格的P型和N型材料的物理界面附近，会形成一个特殊的薄层——PN结（图1-8）。
·PN结是非中性区（称空间电荷区），存在由N区指向P区的建电场和建电压；PN结载流子数远少于结外的中性区（称耗尽层）；PN结的电场是阻止结外两区的多子越结扩散的（称势垒层或阻挡层）。
·正偏PN结（P区外接高于N区的电压）有随正偏电压指数增大的电流；反偏PN结（P区外接低于N区的电压），在使PN结击穿前，只有其值很小的反向饱和电流。即PN结有单向导电特性（正偏导通，反偏截止）。
·PN结的伏安方程为：，其中，在T=300K时，热电压mV。
·非对称PN结有结（P区高掺杂）和结（N区高掺杂），PN结主要向低掺杂区域延伸（图
1-9）。
二、二极管知识
·普通二极管芯片就是一个PN结，P区引出正电极，N区引出负电极（图1-13）。
·在低频运用时，二极的具有单向导电特性，正偏时导通，；反偏时截止，但Ge管的反向饱和电流比Si管大得多（图1-15）。
·低频运用时，二极管是一个非线性电阻，其交流电阻不等于其直流电阻。
二极管交流电阻定义：
·稳压管电路设计时，要正确选取限流电阻，使稳压管在一定的负载条件下正常工作。
二极管交流电阻估算：
·二极管的低频小信号模型就是交流电阻，它反映了在工作点Q处，二极管的微变电流与微变电压之间的关系。
·二极管的低频大信号模型是一种开关模型，有理想开关、恒压源模型和折线模型三种近似（图1-20）。
三、二极管应用
1．单向导电特性应用
·整流器：半波整流（图1-28），全波整流（图P1-8a），桥式整流（图P1-8b）
·限幅器：顶部限幅，底部限幅，双向限幅（图P1-9）
·钳位电路*
·通信电路中的应用*：检波器、混频器等
2．正向导通特性及应用
二极管正向充分导通时只有很小的交流电阻，（Si管）（Ge管）的恒压源。
3．反向击穿及应用
·二极管反偏电压增大到一定值时，反向电流突然增大的现象即反向击穿。
·反向击穿的原因有价电子被碰撞电离而发生的“雪崩击穿”和价电子被场效激发而发生的“齐纳击穿”。
·反向击穿电压十分稳定，可以用来作稳压管（图1-33）。
4．高频时的电容效应及应用
·高频工作时，二极管失去单向导电特性，其原因是管的PN结存在电容效应（结电容）。
·结电容分为PN结的势垒电容与PN结两侧形成的扩散电容。
·随偏压的增大而增大，与正偏电流近似成正比。
·反偏二极管在高频条件下，其等效电路主要是一个势垒电容。利用这一特性的二极管称为变容二极管。变容二极管在通信电路中有较多的应用。
第二章 双极型晶体三极管（BJT）
一、BJT原理
·双极型晶体管（BJT）分为NPN管和PNP管两类（图2-1，图2-2）。
·当BJT发射结正偏，集电结反偏时，称为放大偏置。在放大偏置时，NPN管满足；PNP管满足。
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