1、第一章常用半導(dǎo)體老虎鉗、1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識1.2 PN結(jié)電容1.3半導(dǎo)體二極管1.4特殊二極管穩(wěn)定桿1.5半導(dǎo)體晶體管1.6增強(qiáng)型場效應(yīng)晶體管、1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識、半導(dǎo)體：導(dǎo)體和絕緣體之間存在導(dǎo)電能力的稱為半導(dǎo)體。 常用的半導(dǎo)體材料： (1)元素半導(dǎo)體：硅14(Si )、鍺32(Ge )； (2)化合物半導(dǎo)體：砷化鎵(GaAs )。 常用的半導(dǎo)體有單原子和化合物，我們常見的半導(dǎo)體材料是單原子中的硅(Si )和鍺(Ge )。 一、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性、熱敏性：半導(dǎo)體受熱后，其導(dǎo)電能力增強(qiáng)。 利用這一特性，有些對溫度反應(yīng)特別敏感的半導(dǎo)體可以作為熱電傳感器，光易感性：半導(dǎo)體照射光時，其導(dǎo)電能力得到增

2、強(qiáng)。 這種特性使得可以制作各種對光特別敏感的半導(dǎo)體。 摻雜大頭針特性：在純粹的半導(dǎo)體材料中摻雜微量雜質(zhì)，其導(dǎo)電能力有很大增強(qiáng)。 (可以從數(shù)十萬增加到數(shù)百萬倍)、二、半導(dǎo)體的分類、半導(dǎo)體、p型半導(dǎo)體(霍爾型)、非本征半導(dǎo)體、n型半導(dǎo)體(電子型)、本征半導(dǎo)體、價電子、本征半導(dǎo)體：把半導(dǎo)體精制成單晶結(jié)構(gòu)、三、半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電方式、共價鍵結(jié)構(gòu)的各價電子被鄰接的兩個原子核所共有。 本征激發(fā)為室溫，少數(shù)價電子通過熱激發(fā)得到一盞茶能量，脫離共價鍵的束縛，成為自由電子。 在云同步上，在原來的共價鍵上留下空位，稱為“空位”。 自由電子數(shù)=空穴數(shù)，自由電子和空穴統(tǒng)稱為載流子、本征半導(dǎo)體兩端施加電場時，導(dǎo)電方式：

3、電子電流、空穴電流、自由電子通過電場取向移動而形成電子電流，共價鍵健中的價電子在外部電場的力作用下解除共價鍵的束縛的本征半導(dǎo)體有兩種載流子瓦斯氣體，分別是自由電子和空電場作用下兩種載流子瓦斯氣體分別與電子電流形成空穴電流，它們的電流方向一致。 是這些個的電流和被稱為半導(dǎo)體的電流。 結(jié)論：本征半導(dǎo)體中電流的大小取決于自由電子和空穴的數(shù)量，數(shù)量越多電流越大。 另外，光照射加熱時載流子瓦斯氣體的量增加，也顯示了光易感性和感熱性。 四、非本征半導(dǎo)體、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力弱，本征半導(dǎo)體中摻入微量其它元素體后半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能會發(fā)生顯著變化。 混入了雜質(zhì)微量元素體的原子非本征半導(dǎo)體雜質(zhì)的半導(dǎo)體非本征半導(dǎo)體分

4、為n型半導(dǎo)體、p型半導(dǎo)體、n型半導(dǎo)體(電子型半導(dǎo)體)，在本征半導(dǎo)體中混入5價雜質(zhì)元素體，例如磷、砷、銻，能夠形成n型半導(dǎo)體，也被稱為電子型半導(dǎo)體。 由于供給熱激發(fā)產(chǎn)生的自由電子、摻雜磷產(chǎn)生的自由電子、雜質(zhì)原子，所以施主原子、摻雜磷產(chǎn)生的自由電子數(shù)熱激發(fā)產(chǎn)生的自由電子數(shù)、n型半導(dǎo)體中的自由電子數(shù)空穴數(shù)、自由電子為n型半導(dǎo)體的多數(shù)載流子(多子)、空穴為n型半導(dǎo)體的少數(shù)載流子(少子)， 被稱為空間電荷的熱激發(fā)產(chǎn)生的空穴、硼摻雜產(chǎn)生的空穴、雜質(zhì)原子能夠吸收電子，因此被稱為受主原子，硼摻雜產(chǎn)生的空穴數(shù)熱激發(fā)產(chǎn)生的空穴數(shù)、p型半導(dǎo)體中的空穴數(shù)自由電子數(shù)、p型半導(dǎo)體中的空穴為多數(shù)的載流子，主要通過摻雜形成簡

5、化圖：摻雜對本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性有很大影響。幾個典型的數(shù)據(jù)是在： T=300K室溫下，本征硅的電子和空穴濃度： n=p=1.41010/cm3摻雜后的n型半導(dǎo)體中的自由電子濃度： n=51016/cm3本征硅的原子濃度：4.921022/，2、半導(dǎo)體少子對溫度非常敏感，多子的濃度與雜質(zhì)原子的濃度幾乎相等，所以不太受溫度的影響。 總結(jié)：1.2 PN結(jié)電容、一、PN結(jié)電容的形成、內(nèi)部電場、p、n、濃度差引起多子擴(kuò)散運(yùn)動，形成空間電荷區(qū)域，形成內(nèi)部電場(NP )的n區(qū)接電源負(fù)是對PN結(jié)電容施加了順向電壓的n區(qū)接電源正，p區(qū)接電源負(fù)是對PN結(jié)電容施加了反向電壓時的導(dǎo)電狀況， 對PN結(jié)電容施加順向電壓時，

6、施加的順向電壓的一部分下降到PN結(jié)電容區(qū)，方向與PN結(jié)電容內(nèi)電場方向相反，減弱了內(nèi)部電場。 于是，內(nèi)部電場對多子擴(kuò)散運(yùn)動的阻礙減弱，擴(kuò)散電流變大。 擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流，漂移電流的影響可忽略，并且PN結(jié)電容低抗逆性。 理想的模型是，開關(guān)閉合，對內(nèi)電場、外電場、2、PN結(jié)電容施加逆電壓時的導(dǎo)電狀況、內(nèi)電場、外電場、施加的逆電壓的一部分下降到PN結(jié)電容區(qū)域，方向與PN結(jié)電容內(nèi)電場方向相同，增強(qiáng)了內(nèi)電場。 內(nèi)部電場對多子擴(kuò)散運(yùn)動的阻礙增強(qiáng)，擴(kuò)散電流大幅減少。 此時，由包含PN結(jié)電容部的少子的電場形成的漂移電流比擴(kuò)散電流大，擴(kuò)散電流可忽略，但由于漂移電流是少子的電流，反向電流非常小，PN結(jié)電容顯示高

7、抗逆性。 理想的模型是開關(guān)斷開，在一定的溫度條件下，由本征激勵決定的少子濃度一定，所以少子產(chǎn)生的漂移電流一定，基本上與施加的反電動勢的大小無關(guān)，該電流也被稱為反飽和電流。 對PN結(jié)電容施加反向電壓時的導(dǎo)電情況，對PN結(jié)電容施加反向電壓時，顯示出高電阻，具有小的反向漂移電流，與溫度有關(guān)。 可以得出這樣的結(jié)論：當(dāng)對PN結(jié)電容施加順向電壓時，呈低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流，電流方向指向p到n的PN結(jié)電容具有單向式導(dǎo)電性。 結(jié)論：1，n型半導(dǎo)體帶負(fù)電，p型半導(dǎo)體帶正電。 這個說法正確嗎？ 2，n型半導(dǎo)體的多子為()，p型半導(dǎo)體的多子為()。 PN結(jié)電容中的擴(kuò)散電流方向從()區(qū)域朝向()區(qū)域，漂移電流

8、方向從()區(qū)域朝向()區(qū)域。 4、對PN結(jié)電容施加順向電壓時()電流大于()電流，此時耗盡層為()。錯誤、都是中性、電子、空穴、n、p、n、p、擴(kuò)散、漂移、狹窄、思考問題、半導(dǎo)體、本征半導(dǎo)體、非本征半導(dǎo)體、本征激勵、自由電子一定寬度的空間電荷區(qū)域、單向式導(dǎo)電性、正偏置導(dǎo)通(多子的取向移動形成大的正向擴(kuò)散電流，電流方向指從p到n )、反偏置切斷(少子的分類：按構(gòu)造分為點(diǎn)接觸型、面接觸型、平面型、半導(dǎo)體二極管的類型、一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)類型、二極管構(gòu)造分為點(diǎn)接觸型、面接觸型、平面型三種，它們的構(gòu)造示意圖如圖所示。 1、點(diǎn)接觸型二極管，PN結(jié)電容面積小，結(jié)電容小，用于射頻波小電流回路。 2、用于面

9、接觸型二極管、PN結(jié)電容面積大、商用頻率大的電流整流電路。 3、平面型二極管多用于IC集成電路的制造工藝。 結(jié)面積大時，用于大功率整流。結(jié)面積小時，用于射頻波、脈沖、開關(guān)電路。 二極管的符號、二、二極管的伏安圖特性、半導(dǎo)體二極管的伏安圖特性如圖所示。 位于第1象限的是順方向伏安圖特性曲線，位于第3象限的是逆方向伏安圖特性曲線。 根據(jù)U/V、理論，二極管的伏安圖特性曲線可以由下式表示，其中，IS是逆飽和電流，u是二極管兩端的電壓降，UT=kT/q是溫度的電壓當(dāng)量，k是玻爾茲曼常數(shù)，q是電子電荷量，t是熱力學(xué)溫度。 相對于室溫(相當(dāng)于T=300 K )，UT=26 mV。 1、正向特性，U0即正向

10、特性區(qū)域，正向區(qū)域進(jìn)一步分為兩部分：0UUth時，正向電流為零，Uth稱為死區(qū)電壓，管路被切斷，UUth時，正向電流開始出現(xiàn)，指數(shù)增加。 管道導(dǎo)通，硅二極管的死區(qū)電壓約為： Uth=0.5 V左右，鍺二極管的死區(qū)電壓約為： Uth=0.1 V左右。 2、逆特性、U0時，處于逆特性區(qū)域。 反向區(qū)域也分為2個區(qū)域，在VBRV0的情況下，反向電流較小，幾乎不隨著反向電壓的變化而變化，但此時的反向電流也稱為反向飽和電流IS。 VVBR的情況下，反向電流急劇增加，VBR被稱為反向耐壓。 這種特性也被稱為逆破壞特性。 從破壞的反應(yīng)歷程來看，硅二極管為|VBR|7V，主要為雪崩破壞|UBR|4V，主要為齊納

11、擊穿。 如果在4V-7V之間有兩個破壞，則可能得到零溫度系數(shù)點(diǎn)。 在齊納擊穿高摻雜下，耗盡層寬度小，小的反電動勢形成強(qiáng)電場，可以將價電子從共價鍵“引出”，產(chǎn)生電子、空穴對，電流急劇增加。 雪崩擊穿反電動勢增加的話，耗盡層中的電場也變強(qiáng)，少子在漂移過程中受到更大的加速，與共價鍵中的價電子碰撞時將價電子從共價鍵“碰撞”，可能產(chǎn)生電子、空穴對。 新產(chǎn)生的電子、孔被電場加速后，其他價電子可能“沖撞”。 引起了電流的急劇增加。 三、半導(dǎo)體二極管的主要?dú)垔W儀表、最大整流電流IF、最大反向工作電壓URM、最大反向生物電流IRM是指管道長期運(yùn)行時能夠通過的最大正向平均電流。 二極管能夠接受的最大的反電動勢是在

12、室溫下，二極管沒有被破壞時的反電流，因?yàn)殡娏魍ㄟ^PN結(jié)電容，導(dǎo)管發(fā)熱定，電流達(dá)到一定程度，導(dǎo)管過熱燒壞。 逆特性曲線下降，即逆電流增大。 在室溫附近，溫度每上升一次，順向電壓下降減少2-2.5mV，溫度每上升10次，反向電流約增大1倍左右。 四、半導(dǎo)體二極管溫度特性、五、半導(dǎo)體二極管型號、按照國家標(biāo)準(zhǔn)命名半導(dǎo)體老虎鉗型號的例子有六、應(yīng)用、二極管單向式導(dǎo)電性應(yīng)用廣泛，可用于檢波、整流、限幅、鉗位、開關(guān)、元件保護(hù)等。 二極管是非線性去老虎鉗，為了容易分析，總是在一定條件下，用線性元件組成的電路來近似模擬計程儀二極管。 這個電路叫做二極管的等效電路。 理想模型、電源電壓遠(yuǎn)大于二極管的電壓降時，正偏壓

13、時、二極管的管電壓降被認(rèn)為是零伏特的反偏壓時，其電阻無限大，電流被認(rèn)為是零。符號及等價模型：正偏壓導(dǎo)通、uD=0反偏壓截斷、iD=0、例題、二極管基本回路如圖所示，在VDD=10V，利用理想模型求出電路的VD和ID。 解，VD=0V，恒壓降模型是，流過二極管的電流大致為1mA以上時，二極管導(dǎo)通后，管電壓降一定，不隨電流變化的硅管為0.7伏，鍺管為0.2伏。 如例題、硅二極管基本回路圖那樣，利用VDD=10V、定電壓降模型求出電路的VD和ID。 已知解，例1 :二極管的導(dǎo)通電壓為0.6V，求uo，解： d導(dǎo)通，uo=- 6.6V，例2 :忽略二極管的導(dǎo)通電壓，如ui圖所示描繪uo的波形。 如圖所

14、示，限制電路是R=1K、VREF=3V。當(dāng)Ui=6sint(V )時，利用恒壓降模型繪制相應(yīng)輸出電壓UO的波形。 二極管的恒壓降為0.7V。 Ui3.7V時d開啟，UO=0.7 3=3.7V，Ui3.7V時d關(guān)閉，UO=Ui。 例4 :忽略二極管的導(dǎo)通電壓，設(shè)ui=10sinwt(V )、E=3V，描繪uo的波形。 在實(shí)例5 :當(dāng)圖所示的硅二極管電路知道Ui=10sint(V )時，使用恒定電壓降模型繪制相應(yīng)的輸出電壓UO的波形。 二極管的恒壓降為0.7V。 例4 :電路如下圖所示，已知u=10sin(t)(V )、E=5V，最好試制uo的波形，設(shè)置求出例6:VA=3V、VB=0V、VF (二

15、極管的導(dǎo)通電壓忽略)的二極管。關(guān)、關(guān)、關(guān)、關(guān)、開、開、開、開、開、開、0、5、5、5、整流電路：將交流電壓轉(zhuǎn)換為脈動直流電壓。 例：單相橋式整流電路如圖所示，電源US為正弦波電壓，描繪負(fù)載RL兩端的電壓波形，最好是二極管。 在Ui0V中D2、D3導(dǎo)通，在UO=Ui、Ui0V中D4、D1導(dǎo)通，UO=-Ui、1.4特殊的二極管齊納二極管，齊納二極管是適用于反向破壞區(qū)域的特殊的二極管。 正如其符號所示，穩(wěn)定壓力管也稱為齊納二極管，是用特殊工藝制造的半導(dǎo)體二極管。 如果對某一定值施加反向電壓，則會產(chǎn)生UZ，發(fā)生反向破壞，反向電流急劇增加，如果控制為反向電流不超過一定值，則管道不會破損。 一、穩(wěn)定作用二

16、極管的伏安圖特性，二、穩(wěn)定作用管的主要?dú)垔W儀表、穩(wěn)定作用電壓VZ，是指在規(guī)定電流下穩(wěn)定作用管的反向耐壓。 穩(wěn)定管的穩(wěn)定電壓低的可達(dá)3V，高的可達(dá)300V。 穩(wěn)態(tài)電流IZ(Izmin Izmax )是恒壓管在恒壓狀態(tài)下動作時的參考電流。 電流低于Izmin時，穩(wěn)定作用效果變差，完全不穩(wěn)定作用的電流超過Izmax時，穩(wěn)定的管破損。最大耗散功率PZM、穩(wěn)定壓力管的最大功率損耗取決于PN結(jié)電容面積和散熱等條件。 指穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓和最大穩(wěn)定電流的積，PZM=UZIzmax。 溫度系數(shù)是指每當(dāng)溫度改變1時的穩(wěn)定作用值的變化量。 穩(wěn)定電壓為4v7v的穩(wěn)壓管可以得到幾乎為零的溫度系數(shù)。 這樣的齊納二極管可以作為標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定桿使用。 動態(tài)電阻rz是指穩(wěn)定作用范圍內(nèi)穩(wěn)定作用管兩端的電壓變化與電流變化之比。 曲線越陡，動態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定作用性能越好。 恒壓二極管請在動作時反向連接，并串聯(lián)連接電阻。 電阻的作用之一是為了保護(hù)穩(wěn)定的壓力管，起到電流限制的作用。其次，當(dāng)輸入電壓和負(fù)載電流發(fā)生變化時，根據(jù)該電阻上的電壓降的變化，提取誤差信號，調(diào)節(jié)穩(wěn)定桿的生物電流，發(fā)揮穩(wěn)定作用作用。 三、應(yīng)用，例1 :如回路圖所示，求穩(wěn)定的壓力管中流動的電流IZ，r合適嗎，解：所以r合適。 例2 :在電路圖、IZmax=50mA、R=0.