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1、半导体导电特性一、导体、绝缘体和半导体自然界的各种物质就其导电性能来说、可以分为导体、绝缘体和半导体三大类。导体具有良好的导电特性，常温下，其内部存在着大量的自由电子，它们在外电场的作用下做定向运动形成较大的电流。因而导体的电阻率很小，只有金属一般为导体，如铜、铝、银等。绝缘体几乎不导电，如橡胶、陶瓷、塑料等。在这类材料中，几乎没有自由电子，即使受外电场作用也不会形成电流，所以，绝缘体的电阻率很大，在以上。半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，如硅、锗、硒等，它们的电阻率通常在之间。半导体之所以得到广泛应用，是因为它的导电能力受掺杂、温度和光照的影响十分显著。如纯净的半导体单晶硅在室温下电阻率
2、约为，若按百万分之一的比例掺入少量杂质（如磷）后，其电阻率急剧下降为，几乎降低了一百万倍。半导体具有这种性能的根本原因在于半导体原子结构的特殊性。二、本征半导体的导电特性常用的半导体材料是单晶硅（Si）和单晶锗（Ge）。所谓单晶，是指整块晶体中的原子按一定规则整齐地排列着的晶体。非常纯净的单晶半导体称为本征半导体。一、本征半导体的原子结构半导体锗和硅都是四价元素，其原子结构示意图如图Z0102所示。它们的最外层都有4个电子，带4个单位负电荷。通常把原子核和内层电子看作一个整体，称为惯性核，如图Z0101所示。惯性核带有4个单位正电荷，最外层有4个价电子带有4个单位负电荷，因此，整个原子为电中性
3、。二、本征激发一般来说，共价键中的价电子不完全象绝缘体中价电子所受束缚那样强，如果能从外界获得一定的能量（如光照、升温、电磁场激发等），一些价电子就可能挣脱共价键的束缚而成为自由电子。理论和实验表明：在常温（T300K）下，硅共价键中的价电子只要获得大于电离能EG（= 1.1eV）的能量便可激发成为自由电子。本征锗的电离能更小，只有0.72 eV。当共价键中的一个价电子受激发挣脱原子核的束缚成为自由电子的同时，在共价键中便留下了一个空位子，称为空穴。当空穴出现时，相邻原子的价电子比较容易离开它所在的共价键而填补到这个空穴中来使该价电子原来所在共价键中出现一个新的空穴，这个空穴又可能被相邻原子的
4、价电子填补，再出现新的空穴。价电子填补空穴的这种运动无论在形式上还是效果上都相当于带正电荷的空穴在运动，且运动方向与价电子运动方向相反。为了区别于自由电子的运动，把这种运动称为空穴运动，并把空穴看成是一种带正点荷的载流子。 电子一空穴对本征激发复合：当自由电子在运动过程中遇到空穴时可能会填充进去从而恢复一个共价键，与此同时消失一个电子一空穴对，这一相反过程称为复合。动态平衡：在一定温度条件下，产生的电子一空穴对和复合的电子一空穴对数量相等时，形成相对平衡，这种相对平衡属于动态平衡，达到动态平衡时电子一空穴对维持一定的数目。可见，在半导体中存在着自由电子和空穴两种载流子，而金属导体中只有自由电子
5、一种载流子，这也是半导体与导体导电方式的不同之处。三、杂质半导体的导电特性本征半导体的导电能力很弱，热稳定性也很差，因此，不宜直接用它制造半导体器件。半导体器件多数是用含有一定数量的某种杂质的半导体制成。根据掺入杂质性质的不同，杂质半导体分为N型半导体和P型半导体两种。一、N型半导体在本征半导体硅（或锗）中掺入微量的5价元素，例如磷，则磷原子就取代了硅晶体中少量的硅原子，占据晶格上的某些位置。如图Z0103所示。由图可见，磷原子最外层有5个价电子，其中4个价电子分别与邻近4个硅原子形成共价键结构，多余的1个价电子在共价键之外，只受到磷原子对它微弱的束缚，因此在室温下，即可获得挣脱束缚所需要的能
6、量而成为自由电子，游离于晶格之间。失去电子的磷原子则成为不能移动的正离子。磷原子由于可以释放1个电子而被称为施主原子，又称施主杂质。在本征半导体中每掺入1个磷原子就可产生1个自由电子，而本征激发产生的空穴的数目不变。这样，在掺入磷的半导体中，自由电子的数目就远远超过了空穴数目，成为多数载流子（简称多子），空穴则为少数载流子（简称少子）。显然，参与导电的主要是电子，故这种半导体称为电子型半导体，简称N型半导体。二、P型半导体在本征半导体硅（或锗）中，若掺入微量的3价元素，如硼，这时硼原子就取代了晶体中的少量硅原子，占据晶格上的某些位置，如图Z0104所示。由图可知，硼原子的3个价电子分别与其邻近
7、的3个硅原子中的3个价电子组成完整的共价键，而与其相邻的另1个硅原子的共价键中则缺少1个电子，出现了1个空穴。这个空穴被附近硅原子中的价电子来填充后，使3价的硼原子获得了1个电子而变成负离子。同时，邻近共价键上出现1个空穴。由于硼原子起着接受电子的作用，故称为受主原子，又称受主杂质。在本征半导体中每掺入1个硼原子就可以提供1个空穴，当掺入一定数量的硼原子时，就可以使半导体中空穴的数目远大于本征激发电子的数目，成为多数载流于，而电子则成为少数载流子。显然，参与导电的主要是空穴，故这种半导体称为空穴型半导体，简称P型半导体。1. 直观检查法；2.电压测量法；3.电流测量法4.电阻的在路测量方法；5
8、.晶体二极管的在路测量方法；6.晶体三极管的在路测量方法；7.替换法；8.并联法；9.干扰信号注入法；10.信号注入检测法；11.示波器检测法电路图是电子技术的语言。看不懂电路图犹如“文盲”，也就无法深入地学习和掌握电子技术。因此，广大初学者都迫切地希望能掌握看懂电路图的基本功。为了满足大家的要求，五六电子网将刊出 怎样看电路图讲座 ，以供电子爱好者学习参考。内容分两大部分，第一部分介绍电路图中经常出现的元器件和基本电路；第二部分是以常见的家用电器为例，具体说明它们的工作原理和阅读电路图的方法。 本讲座力求写得深入浅出，通俗易懂，理论联系实际。初学者只要逐篇细心读下去，再配合学习一些电子技术初
9、级知识的读物，就一定能掌握阅读电路图的方法，学会电子技术的共同语言，进一步掌握电子技术。 我们诚恳地欢迎广大网友提出宝贵意见，以便互通信息，提高讲座质量，更好地为广大初学者服务。 电子设备中有各种各样的图。能够说明它们工作原理的是电原理图，简称电路图。电路图有两种，一种是说明模拟电子电路工作原理的。它用各种图形符号表示电阻器、电容器、开关、晶体管等实物，用线条把元器件和单元电路按工作原理的关系连接起来。这种图长期以来就一直被叫做电路图。另一种是说明数字电子电路工作原理的。它用各种图形符号表示门、触发器和各种逻辑部件，用线条把它们按逻辑关系连接起来，它是用来说明各个逻辑单元之间的逻辑关系和整机的
10、逻辑功能的。为了和模拟电路的电路图区别开来，就把这种图叫做逻辑电路图，简称逻辑图。除了这两种图外，常用的还有方框图。它用一个框表示电路的一部分，它能简洁明了地说明电路各部分的关系和整机的工作原理。 一张电路图就好象是一篇文章，各种单元电路就好比是句子，而各种元器件就是组成句子的单词。所以要想看懂电路图，还得从认识单词 元器件开始。有关电阻器、电容器、电感线圈、晶体管等元器件的用途、类别、使用方法等内容，本刊近期已作了很多介绍，因此在讲座中不再重复介绍。本文只把电路图中常出现的各种符号重述一遍，希望初学者熟悉它们，并记住不忘。电阻器与电位器 符号详见图 1 所示，其中（ a ）表示一般的阻值固定
11、的电阻器，（ b ）表示半可调或微调电阻器；（ c ）表示电位器；（ d ）表示带开关的电位器。电阻器的文字符号是“ R ”，电位器是“ RP ”，即在 R 的后面再加一个说明它有调节功能的字符“ P ”。 在某些电路中，对电阻器的功率有一定要求，可分别用图 1 中（ e ）、（ f ）、（ g ）、（ h ）所示符号来表示。 还有几种特殊电阻器的符号，第 1 种是热敏电阻符号，热敏电阻器的电阻值是随外界温度而变化的。有的是负温度系数的，用 NTC 来表示；有的是正温度系数的，用 PTC 来表示。它的符号见图（ i ），用 或 t 来表示温度。它的文字符号是“ RT ”。第 2 种是光敏电阻器
12、符号，见图 1 （ j ），有两个斜向的箭头表示光线。它的文字符号是“ RL ”。第 3 种是压敏电阻器的符号。压敏电阻阻值是随电阻器两端所加的电压而变化的。符号见图 1 （ k ），用字符 U 表示电压。它的文字符号是“ RV ”。这三种电阻器实际上都是半导体器件，但习惯上我们仍把它们当作电阻器。第 4 种特殊电阻器符号是表示新近出现的保险电阻，它兼有电阻器和熔丝的作用。当温度超过 500 时，电阻层迅速剥落熔断，把电路切断，能起到保护电路的作用。它的电阻值很小，目前在彩电中用得很多。它的图形符号见图 1 （ 1 ），文字符号是“ R F ”。电容器的符号 详见图 2 所示，其中（ a ）表
13、示容量固定的电容器，（ b ）表示有极性电容器，例如各种电解电容器，（ c ）表示容量可调的可变电容器。（ d ）表示微调电容器，（ e ）表示一个双连可变电容器。电容器的文字符号是 C 。电感器与变压器的符号 电感线圈在电路图中的图形符号见图 3 。其中（ a ）是电感线圈的一般符号，（ b ）是带磁芯或铁芯的线圈，（ c ）是铁芯有间隙的线圈，（ d ）是带可调磁芯的可调电感，（ e ）是有多个抽头的电感线圈。电感线圈的文字符号是“ L ”。 变压器的图形符号见图 4 。其中（ a ）是空芯变压器，（ b ）是滋芯或铁芯变压器，（ c ）是绕组间有屏蔽层的铁芯变压器，（ d ）是次级有中心
14、抽头的变压器，（ e ）是耦合可变的变压器，（ f ）是自耦变压器，（ g ）是带可调磁芯的变压器，（ h ）中的小圆点是变压器极性的标记。送话器、拾音器和录放音磁头的符号 送话器的符号见图 5 （ a ）（ b ）（ c ），其中（ a ）为一般送话器的图形符号，（ b ）是电容式送话器，（ c ）是压电晶体式送话器的图形符号。送话器的文字符号是“ BM ”。 拾音器俗称电唱头。图 5 （ d ）是立体声唱头的图形符号，它的文字符号是“ B ”。图 5 （ e ）是单声道录放音磁头的图形符号。如果是双声道立体声的，就在符号上加一个“ 2 ”字，见图（ f ）。扬声器、耳机的符号 扬声器、耳机
15、都是把电信号转换成声音的换能元件。耳机的符号见图 5 （ g ）。它的文字符号是“ B E ”。扬声器的符号见图 5 （ h ），它的文字符号是“ BL ”。接线元件的符号 电子电路中常常需要进行电路的接通、断开或转换，这时就要使用接线元件。接线元件有两大类：一类是开关；另一类是接插件。 （ 1 ）开关的符号 在机电式开关中至少有一个动触点和一个静触点。当我们用手扳动、推动或是旋转开关的机构，就可以使动触点和静触点接通或者断开，达到接通或断开电路的目的。动触点和静触点的组合一般有 3 种： 动合（常开）触点，符号见图 6 （ a ）； 动断（常闭）触点，符号是图 6 （ b ）； 动换（转换）触点，符号见图 6 （ c ）。一个最简单的开关只有一组触点，而复杂的开关就有好几组触点。 开关在电路图中的图形符号见图 7 。其中（ a ）表示一般手动开关；（ b ）表示按钮开关，带一个动断触点；（ c ）表示推拉式开关，带一组转换触点；图中把扳键画在触点下方表示推拉的动作；（ d ）表示旋转式开关，带 3 极同时动合的触点；（ e ）表示推拉式 16 波段开关；（ f ）表示旋转式 16 波段开关的符号
