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1、第1章 半导体器件基础教学目的：了解载流子的运动规律，PN结的形成及特性，掌握二极管、三极管的工作原理、特性曲线及主要参数。教学重点：二极管的应用，三极管的特性曲线及工作状态的分析。教学难点：稳压二极管的应用，三极管电路的分析教学内容：半导体及其特性，PN结及其特性，半导体二极管，半导体三极管及其工作原理，三极管的共特性曲线及主要参数。 教学方法：理论讲解与举例相结合，讲例题时边讲边练（学生先作，老师后讲）。教学进度：本内容为12学时，其中1.1、1.2、1.3节各2学时，1.4,1.5节各3学时。参考资料：电子电路基础（林家儒主编，第2版，2006年），1-14页。教学内容第一节 半导体及其
2、特性一、半导体的基本知识1、概念：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。2、元素：半导体器件中用的最多的是硅和锗。现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。 3、半导体的特点：(1)、当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。(2)、当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。(3)、纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。二、本征半导体的导电形式1、两种载流子：自由电子（带负电）和空穴（带正电）在常温下，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。这一现象称为本征激发，也称热激发
3、。2、电子空穴对：因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，3、本征半导体中电流由两部分组成：自由电子移动产生的电流和空穴移动产生的电流。三、杂质半导体1、概念：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。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。2、N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体，也称为（电子半导体）。加五价元素（磷）自由电子占大多数，称为多子；空穴占少数，叫少子。3、P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也称为（空穴半导体）。加三价元素（硼）空穴占大多数，称为多子；自由电子占少数，叫少子。第二节 PN结及其特性 一、PN结的形成在同一
4、片半导体基片上，分别制造P 型半导体和N 型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN 结。二、重要特性 单向导电性：PN 结加上正向电压、正向偏置的意思都是： P 区加正、N 区加负电压。三、注意（1）、空间电荷区中内电场阻碍P中的空穴、N区中的电子（都是多子）向对方运动（扩散运动）。（2）、P区中的电子和N区中的空穴（都是少子），数量有限，因此由它们形成的电流很小。四、PN结的伏安特性测二极管的伏安特性曲线图如下： 正向： 正向电压VF小于门坎电压VT时，二极管V截止，正向电流IF =0；其中，门槛电压 VF VT时，V导通，IF急剧增大。导通后V两端电压基本恒定：结论：正偏时
5、电阻小，具有非线性。反向：反向电压VR VRM时，IR剧增，此现象称为反向电击穿。对应的电压VRM称为反向击穿电压。结论：反偏电阻大，存在电击穿现象。电击穿可逆热击穿不可逆雪崩击穿高反压，碰撞电离齐纳击穿较低反压，场致激发第三节 半导体二极管一、半导体二极管1、外型：实物2、内部结构：PN节3、二极管的电路符号：二、主要参数 1. 最大整流电流 IOM：二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。2. 反向击穿电压UBR：二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压UWRM一般是UBR的一半。3. 反向电流 IR指
6、二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。三、常用二极管类型1分类(1) 按材料分：硅管、锗管；(2) 按PN结面积：点接触型(电流小，高频应用)、面接触型(电流大，用于整流)； (3) 按用途：如图所示，图1.1.9 二极管图形符号例如利用单向导电性把交流电变成直流电的整流二极管；利用反向击穿特性进行稳压的稳压二极管；利用反向偏压改变PN结电容量的变容二极管；利用磷化镓把电能转变成光能的发光二极管；将光信号转变为电信号的光电二极管。2型号
7、举例如下整流二极管2CZ82B稳压二极管2CW50变容二极管2AC1等等四、稳压二极管稳压电路：抑制电网电压和整流电路负载的变化引起的输出电压变化，将平滑的直流电变成稳定的直流电。1硅稳压二极管的特性(1)稳压管工作在反向击穿状态。(2)当工作电流满足条件时，稳压管两端电压几乎不变。2稳压二极管的主要参数(1)稳定电压稳压管在规定电流下的反向击穿电压。(2)稳定电流IZ稳压管在稳定电压下的工作电流。(3)最大稳定电流IZmax稳压管允许长期通过的最大反向电流。(4)动态电阻rZ稳压管两端电压变化量与电流变化量的比值，即rZ = DVZ/DIZ。此值越小，管子稳压性能越好。 第四节 半导体三极管
8、及其工作原理一、三极管的结构及符号三极管是由两个PN结组成，按PN结的组成方式，三极管有PNP型和NPN型两种类型。从结构上看，三极管内部有三个区域，分别称为发射区、基区和集电区，并相应地引出三个电极，发射极(e)、基极(b)和集电极(c)。三个区形成的两个PN结分别称为发射结和集电结。二、三极管的三种连接方式因为放大器一般为4端网络，而三极管只有3个电极，所以组成放大电路时，势必要有一个电极作为输入与输出信号的公共端。根据所选公共端电极的不同，有以下三种连接方式。共基极、共发射极、共集电极。三、三极管的放大作用1. 三极管实现放大的结构要求和外部条件结构要求发射区重掺杂，多数载流子电子浓度远
9、大于基区多数载流子空穴浓度。基区做的很薄，通常只有几微米到几十微米，而且是低掺杂。集电极面积大，以保证尽可能收集到发射区发射的电子。外部条件外加电源的极性应使发射结处于正向偏置；集电结处于反向偏置状态。 2.电流关系ICIE第五节 三极管的共射特性曲线及主要参数一、输入特性当UCE不变时，输入回路中的电流与IB与电压UBE之间的关系曲线称为输入特性，即UCE0V时，从三极管的输入回路看，相当于两个PN结的并联，当b、e间；加上正电压时，三极管的输入特性就是两个正向二极管的伏安特性。UCE1V，b、e间加正电压，此时集电极电位比基极高，集电结为反向偏置，阻挡层变宽，基区变窄，基区电子复合减少，故
10、基极电流IB下降。与UCE0V时相比，在相同条件下，IB要小得多。结果输入特性曲线将右移。二、 输出特性当IB不变时，输出回路中的电流IC与电压UCE之间的关系曲线称为输出特性。固定一个IB值，得一条输出特性曲线，改变IB值，可提一簇输出特性曲线。在输出特性曲线上可以划分为三个区域。截止区IB0的区域称为截止区。在截止区，集电结和发射结均处于反向偏置。即UBE0、 UBC0放大区发射结正向偏置，集电结反向偏置。对于硅NPN型三极管，UBE0.7 UBC0 UBC0临界饱和： UCE=UBE 即UCB=0时过饱和：UCEUBE 在深度饱和时，小功率管的管压降为UCES通常小于0.三、三极管的主要
11、参数（1）电流放大系数共发射极交流电流放大系数共发射极直流电流放大系数共基极交流电流放大系数共基极直流电流放大系数 （2）极间反向电流集电极-基极反向饱和电流ICBO集电极-发射极穿透电流ICEO这两项越小，管子质量越高。（3）极限参数集电极最大允许电流ICM由于三极管的电流放大系数值与工作电流有关，工作电流太大，就下降，使三极管的性能下降，也使放大的信号产生严重失真。一般定义当值下降为正常值的1/32/3时的IC值为ICM。集电极最大允许功率损耗PCMPC=ICUCE PCPCM为过耗区课后作业：1.1、1.2、1.12、1.14、1.16、1.17、1.18第2章 放大电路分析基础教学目的
12、：掌握共射放大电路的基础，图解分析法和等效电路分析法，共基和共集放大电路。教学重点：静态工作点的分析，放大电路的动态特性，图解分析和等效电路分析。教学难点：放大电路的动态分析。教学内容：共射放大电路分析基础，放大电路的图解分析，放大电路的等效电路分析，共集放大电路，共基放大电路。教学方法：理论讲解与举例相结合，课后习题学生先做再讲解。教学进度：本内容为14学时， 2.1节2学时、2.2节3学时、2.3节5学时、2,4、2.5节各2学时。参考资料：电子电路基础（林家儒主编，第2版，2006年），19-45页。教学内容第一节 共射放大电路分析基础一、放大电路的基本概念1、放大：所谓放大，表面上是将
13、信号的幅度由小增大，但是放大的实质是能量的转换，即由一个较小的输入信号控制直流电源，使之转换成交流能量输出，驱动负载。注意：一定要有功率放大（变压器不是放大器）2、放大电路的组成的原则是：为保证三极管工作在放大区，发射结必须正向偏置；集电结必须反向运用。电路中应保证输入信号能加至三极管的发射结，以控制三极管的电流。同时，也要保证放大了的信号从电路中输出。二、放大电路的组成如图，元件介绍：（1）、c1 、c2耦合电容(隔直电容)的作用：使交流信号顺利通过，而无直流联系。耦合电容容量较大，一般采用电解电容器，而电解电容分正负极，接反就会损坏。（2）RB RC 偏置电阻。（3）核心元件为三极管。（4）直流电源为能量提供者。上图是NPN型三极管组成的放大电路，若用PNP型，则电源和电解电容极性反接就可以了。实际中，为了方便，采用单电源，如下左图。习惯画法如下图。三、静态特性分析1、静态：无输入信号ui时2、直流分析：又称为静态分析，用于求出电路的直流工作状态，即基极直流电流IB；集电极直流电流IC；集电极与发射极间的直流电压UCE。求静态工作点就是求IB IC UCE1. 求IB由于三极管导通时，UBE变化很小，可视为常数
