【正文】 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)主講教師：鐘 文選用教材： 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》（第三版） 清華大學(xué)電子學(xué)教研組 編 童詩(shī)白 華成英 主編 高等教育出版社參考資料： 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》（第三版）全程輔導(dǎo) 蘇志平 主編 中國(guó)建材工業(yè)出版社《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件第第 1 章章 半導(dǎo)體器件　 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)　 半導(dǎo)體二極管　 二極管電路的分析方法　 特殊二極管　小　結(jié)　 雙極型半導(dǎo)體三極管　 場(chǎng)效應(yīng)管《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件　　 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)識(shí)　本征半導(dǎo)體　雜質(zhì)半導(dǎo)體　 PN結(jié)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件 本征半導(dǎo)體半導(dǎo)體 — 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。本征 半導(dǎo)體 — 純凈的半導(dǎo)體。如硅、鍺單晶體。載流子 — 自由運(yùn)動(dòng)的帶電粒子。共價(jià)鍵 — 相鄰原子共有價(jià)電子所形成的束縛。《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件硅 (鍺 )的原子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型慣性核硅 (鍺 )的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)價(jià)電子自由電子(束縛電子 )空穴空穴空穴可在共價(jià)鍵內(nèi)移動(dòng)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件本征激發(fā)：復(fù)復(fù) 合：合：　 　 自由電子和空穴在運(yùn)動(dòng)中相遇重新結(jié)合成對(duì)消失的過程。漂漂 移：移：　　自由電子和空穴在電場(chǎng)作用下的定向運(yùn)動(dòng)?！　≡谑覝鼗蚬庹障聝r(jià)電子獲得足夠能量擺脫共價(jià)鍵的束縛成為自由電子，并在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位 (空穴 )的過程?！赌M電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件兩種載流子電子 (自由電子 )空穴兩種載流子的運(yùn)動(dòng)自由電子 (在共價(jià)鍵以外 )的運(yùn)動(dòng)空穴 (在共價(jià)鍵以內(nèi) )的運(yùn)動(dòng) 結(jié)論 ：1. 本征半導(dǎo)體中電子空穴成對(duì)出現(xiàn)，且數(shù)量少； 2. 半導(dǎo)體中有電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電； 3. 本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力弱，并與溫度有關(guān) ?！赌M電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件 雜質(zhì)半導(dǎo)體一、 N 型半導(dǎo)體和 P 型半導(dǎo)體N 型+5+4 +4+4+4+4磷原子 自由電子電子為 多 數(shù)載流 子空穴為 少 數(shù)載流 子載流子數(shù) ? 電子數(shù)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件 雜質(zhì)半導(dǎo)體一、 N 型半導(dǎo)體和 P 型半導(dǎo)體P 型+3+4 +4+4+4+4硼原子 空穴空穴 — 多子電子 — 少子載流子數(shù) ? 空穴數(shù)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件二、雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電作用I IPINI = IP + INN 型半導(dǎo)體 I ? INP 型半導(dǎo)體 I ? IP《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件三、 P 型、 N 型半導(dǎo)體的簡(jiǎn)化圖示負(fù)離子 B多數(shù)載流子 少數(shù)載流子正離子 P+多數(shù)載流子 少數(shù)載流子P型：N型：《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件 PN 結(jié)一、 PN 結(jié) (PN Junction)的形成1. 載流子的 濃度差 引起多子的 擴(kuò)散2. 復(fù)合使交界面 形成空間電荷區(qū) (耗盡層 ) 空間電荷區(qū)特點(diǎn) :無載流子， 阻止擴(kuò)散進(jìn)行， 利于少子的漂移。內(nèi)建電場(chǎng)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件3. 擴(kuò)散和漂移達(dá)到 動(dòng)態(tài)平衡擴(kuò)散電流 等于漂移電流， 總電流 I = 0。二、 PN 結(jié)的單向?qū)щ娦?. 外加 正向 電壓 (正向偏置 ) — forward bias《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件P 區(qū) N 區(qū)內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)外電場(chǎng)使多子向 PN 結(jié)移動(dòng) ,中和部分離子 使空間電荷區(qū)變窄。 IF限流電阻擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)形成正向電流 IF 。IF = I多子 ? I少子 ? I多子2. 外加 反向 電壓 (反向偏置 ) — reverse bias P 區(qū) N 區(qū)內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)外電場(chǎng)使少子背離 PN 結(jié)移動(dòng)， 空間電荷區(qū)變寬。IRPN 結(jié)的單向?qū)щ娦裕赫珜?dǎo)通，呈小電阻，電流較大 。 反偏截止，電阻很大，電流近似為零。漂移運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)形成反向電流 IRIR = I少子 ? 0《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件三、 PN 結(jié)的伏安特性反向飽和電流溫度的電壓當(dāng)量電子電量 玻爾茲曼常數(shù)當(dāng) T = 300(27?C)：UT = 26 mVO u /VI /mA正向特性反向擊穿加正向電壓時(shí)加反向電壓時(shí) i≈–IS《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件　　 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和類型 二極管的伏安特性 二極管的主要參數(shù)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件 半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和類型構(gòu)成： PN 結(jié) + 引線 + 管殼 = 二極管 (Diode)符號(hào)： A (anode) C (cathode)分類：按材料分 硅二極管鍺二極管按結(jié)構(gòu)分點(diǎn)接觸型面接觸型平面型《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件點(diǎn)接觸型正極引線觸絲N 型鍺片外殼負(fù)極引線負(fù)極引線 面接觸型N型鍺PN 結(jié) 正極引線鋁合金小球底座金銻合金正極引線負(fù)極引線集成電路中平面型PNP 型支持襯底《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件 二極管的伏安特性一、 PN 結(jié)的伏安方程反向飽和電流溫度的電壓當(dāng)量 電子電量玻爾茲曼常數(shù)當(dāng) T = 300(27?C)： UT = 26 mV《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件二、二極管的伏安特性O(shè) uD /ViD /mA正向特性Uth死區(qū)電壓iD = 0Uth = V V(硅管 )(鍺管 )U ? Uth iD 急劇上升0 ? U ? Uth UD(on) = ( ? ) V 硅管 V( ? ) V 鍺管 V反向特性ISU (BR)反向擊穿U(BR) ? U ? 0 iD = IS ?A(硅 ) 幾十 ?A (鍺 )U U(BR) 反向電流急劇增大 (反向擊穿 )《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件反向擊穿類型：電擊穿熱擊穿反向擊穿原因 ： 齊納擊穿 ：(Zener)反向電場(chǎng)太強(qiáng)，將電子強(qiáng)行拉出共價(jià)鍵。 (擊穿電壓 6 V， 負(fù) 溫度系數(shù) )雪崩擊穿： 反向電場(chǎng)使電子加速，動(dòng)能增大，撞擊使自由電子數(shù)突增。— PN 結(jié)未損壞，斷電即恢復(fù)?！?PN 結(jié)燒毀。(擊穿電壓 6 V，正 溫度系數(shù) )擊穿電壓在 6 V 左右時(shí)，溫度系數(shù)趨近零。《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件硅管的伏安特性 鍺管的伏安特性604020– – 0 –25–50iD / mAuD / ViD / mAuD / – 25– 5051015––0《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件溫度對(duì)二極管特性的影響604020– 0 –25–50iD / mAuD / V20?C90?CT 升高時(shí)，UD(on)以 (2 ? ) mV/ ?C 下降《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件 二極管的主要參數(shù)1. IF — 最大整流電流 (最大正向平均電流 )2. URM — 最高反向工作電壓 ， 為 U(BR) / 2 3. IR — 反向電流 (越小單向?qū)щ娦栽胶?)4. fM — 最高工作頻率 (超過時(shí)單向?qū)щ娦宰儾?)iDuDU (BR)I FURM O《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件影響工作頻率的原因 — PN 結(jié)的電容效應(yīng) 結(jié)論：1. 低頻 時(shí)，因結(jié)電容很小，對(duì) PN 結(jié)影響很小。 高頻 時(shí)，因容抗增大，使 結(jié)電容分流 ， 導(dǎo)致 單向 導(dǎo)電性變差。2. 結(jié)面積小時(shí)結(jié)電容小，工作頻率高?！赌M電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件　　 二極管電路的二極管電路的 分析方法分析方法 理想二極管及二極管 特性的折線近似 圖解法和微變等效電路法《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件 理想二極管及二極管特性的折線近似一、理想二極管特性u(píng)DiD符號(hào)及等效模型 S S正偏導(dǎo)通， uD = 0；反偏截止， iD = 0 U(BR) = ?《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件二、二極管的恒壓降模型uDiDUD(on)uD = UD(on) V (Si) V (Ge)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)課件三、二極管的折線近似模型uDiDUD(on) ?