第一章知識(shí)點(diǎn)及對(duì)應(yīng)的作業(yè)解析

1、知識(shí)點(diǎn)及對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)及對(duì)應(yīng)的作業(yè)解析的作業(yè)解析第第 1 章章(1-2)1.1.1 本征半導(dǎo)體：本征半導(dǎo)體：完全純凈的、不含其他雜質(zhì)且具完全純凈的、不含其他雜質(zhì)且具有晶體結(jié)構(gòu)。有晶體結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：當(dāng)受外界熱和光的作用時(shí)，當(dāng)受外界熱和光的作用時(shí)，摻入某些雜質(zhì)，摻入某些雜質(zhì)，導(dǎo)導(dǎo)電能力明顯電能力明顯改變。改變。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：最外層四個(gè)價(jià)電子，每個(gè)原子與其相臨的原最外層四個(gè)價(jià)電子，每個(gè)原子與其相臨的原子之間形成共價(jià)鍵；共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被緊緊束子之間形成共價(jià)鍵；共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被緊緊束縛，稱(chēng)為束縛電子?？`，稱(chēng)為束縛電子。1.1 半導(dǎo)體的基本知識(shí)半導(dǎo)體的基本知識(shí)二種載流子：二種載流子：熱激發(fā)可使束縛電

2、子獲得足夠的能量熱激發(fā)可使束縛電子獲得足夠的能量而脫離共價(jià)鍵束縛而成為自由電子，同時(shí)共價(jià)鍵上而脫離共價(jià)鍵束縛而成為自由電子，同時(shí)共價(jià)鍵上留下一個(gè)空穴。常溫下本征半導(dǎo)體中載流子很少，留下一個(gè)空穴。常溫下本征半導(dǎo)體中載流子很少，因此導(dǎo)電能力很弱。因此導(dǎo)電能力很弱。(1-3)導(dǎo)電機(jī)理導(dǎo)電機(jī)理:自由電子移動(dòng)、空穴移動(dòng)產(chǎn)生電流。自由電子移動(dòng)、空穴移動(dòng)產(chǎn)生電流。注注:空穴吸引附近束縛電子來(lái)填補(bǔ)，相當(dāng)于空穴移動(dòng)?？昭ㄎ浇`電子來(lái)填補(bǔ)，相當(dāng)于空穴移動(dòng)。本征激發(fā)本征激發(fā) 復(fù)合復(fù)合 動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力取決于載流子濃度：溫度越高則本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力取決于載流子濃度：溫度越高則載流子濃度越高，因

3、此導(dǎo)電能力越強(qiáng)。載流子濃度越高，因此導(dǎo)電能力越強(qiáng)。載流子濃度載流子濃度: :自由電子與空穴的濃度相等。自由電子與空穴的濃度相等。溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個(gè)重要的外部因素，這是溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個(gè)重要的外部因素，這是半導(dǎo)體的一大特點(diǎn)。半導(dǎo)體的一大特點(diǎn)。(1-4)1.1.2 1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體：雜質(zhì)半導(dǎo)體：摻雜濃摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，使得半導(dǎo)體的某種子濃度，使得半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。載流子濃度大大增加。N 型半導(dǎo)體：五價(jià)施主原子的摻型半導(dǎo)體：五價(jià)施主原子的摻雜使得自由電子濃度大大增加的雜使得自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱(chēng)電子半導(dǎo)體

4、。雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱(chēng)電子半導(dǎo)體。自由電子稱(chēng)為多數(shù)載流子自由電子稱(chēng)為多數(shù)載流子(多子多子)，空穴稱(chēng)為少數(shù)載流子，空穴稱(chēng)為少數(shù)載流子(少子少子)。+P 型半導(dǎo)體：三價(jià)受主原子的摻型半導(dǎo)體：三價(jià)受主原子的摻雜使得空穴濃度大大增加的雜質(zhì)雜使得空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱(chēng)空穴半導(dǎo)體?？昭ò雽?dǎo)體，也稱(chēng)空穴半導(dǎo)體?？昭ㄊ嵌嘧樱娮邮巧僮?。是多子，電子是少子。判斷下列說(shuō)法是否正確，用判斷下列說(shuō)法是否正確，用和和表示判斷結(jié)果填入空內(nèi)。表示判斷結(jié)果填入空內(nèi)。(1)在N 型半導(dǎo)體中如果摻入足夠量的三價(jià)元素，可將其改型為P 型半導(dǎo)體。(2)因?yàn)镹 型半導(dǎo)體的多子是自由電子，所以它帶負(fù)電。( )( ) 選擇合適答案

5、填入空內(nèi)。選擇合適答案填入空內(nèi)。(l)在本征半導(dǎo)體中加入( )元素可形成N 型半導(dǎo)體，加入( )元素可形成P 型半導(dǎo)體。A.五價(jià) B.四價(jià) C.三價(jià)A C(1-6)1.1.3 PN結(jié)結(jié)二極管器件的基石二極管器件的基石在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P 型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N 型半導(dǎo)體，型半導(dǎo)體，經(jīng)過(guò)載流子的擴(kuò)散，在它們的交界面處就形成了經(jīng)過(guò)載流子的擴(kuò)散，在它們的交界面處就形成了PN 結(jié)。結(jié)。擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)(其方向即正電荷的受力方向其方向即正電荷的受力方向)會(huì)阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)

6、，同時(shí)內(nèi)會(huì)阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，同時(shí)內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)則使漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移會(huì)使空間電荷區(qū)變薄。電場(chǎng)越強(qiáng)則使漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移會(huì)使空間電荷區(qū)變薄。當(dāng)擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到平衡，相當(dāng)于兩個(gè)當(dāng)擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到平衡，相當(dāng)于兩個(gè)區(qū)之間沒(méi)有電荷運(yùn)動(dòng)，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。區(qū)之間沒(méi)有電荷運(yùn)動(dòng)，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦哉蚱茫赫蚱茫簝?nèi)電場(chǎng)被削弱，多子的擴(kuò)散加強(qiáng)能夠形成較大的擴(kuò)內(nèi)電場(chǎng)被削弱，多子的擴(kuò)散加強(qiáng)能夠形成較大的擴(kuò)散電流；散電流；PN結(jié)變薄。結(jié)變薄。反向偏置：反向偏置：內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，多子擴(kuò)散受抑制，少子漂移加強(qiáng)，內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，多子擴(kuò)散受抑制，

7、少子漂移加強(qiáng)，但少子數(shù)量有限，只能形成較小的反向電流；但少子數(shù)量有限，只能形成較小的反向電流；PN結(jié)變厚。結(jié)變厚。判斷下列說(shuō)法是否正確，用判斷下列說(shuō)法是否正確，用和和表示判斷結(jié)果填入空內(nèi)。表示判斷結(jié)果填入空內(nèi)。(3)PN 結(jié)在無(wú)光照、無(wú)外加電壓時(shí)，結(jié)電流為零。( ) 選擇正確答案填入空內(nèi)。選擇正確答案填入空內(nèi)。PN 結(jié)加正向電壓時(shí)，空間電荷區(qū)將 。A.變窄 B.基本不變 C.變寬A(1-8)PNPN結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性 PNPN結(jié)結(jié)的電流方程的電流方程反向擊穿：反向擊穿：齊納擊穿（高摻雜）；耗盡層窄，反向電壓較小齊納擊穿（高摻雜）；耗盡層窄，反向電壓較小雪崩擊穿（低摻雜）；耗盡層寬，反向電

8、壓較大雪崩擊穿（低摻雜）；耗盡層寬，反向電壓較大TSUueIi/正向S-Ii 反向UT為溫度的電壓當(dāng)量為溫度的電壓當(dāng)量)(1eUuIiTSIS 為反向飽和電流。為反向飽和電流。 0 D/V0.2 0.4 0.6 0.8 10 20 30 405101520 10 20 30 40iD/ AiD/mA死死區(qū)區(qū)VthVBR正向特性正向特性擊穿電壓擊穿電壓反向特性反向特性(1-9)PN結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng)勢(shì)壘電容勢(shì)壘電容Cb：由 PN 結(jié)的空間電荷區(qū)變化形成的。擴(kuò)散電擴(kuò)散電容容Cd ：PN結(jié)外兩個(gè)區(qū)域形成電荷堆積變化而引起的正向偏置時(shí)，擴(kuò)散電容遠(yuǎn)大于勢(shì)壘電容；而反向偏置時(shí)，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)被削弱，擴(kuò)散電

9、容的作用可忽略，勢(shì)壘電容起主要作用。 對(duì)于低頻信號(hào)，結(jié)電容作用可忽略不計(jì),因而只有在信號(hào)頻率較高時(shí)才考慮結(jié)電容的作用。(1-10)1.2 半導(dǎo)體二極管：半導(dǎo)體二極管：PN 結(jié)加上管殼和引線結(jié)加上管殼和引線陰極陰極N N陽(yáng)極陽(yáng)極P P開(kāi)啟電壓Uon：在這個(gè)電壓以下時(shí)，不導(dǎo)通。ui導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降: :硅管硅管0.7V,鍺管鍺管0.2V。反向擊穿反向擊穿電壓電壓U(BR)死區(qū)電壓：死區(qū)電壓：硅管硅管0.5V,0.5V,鍺管鍺管0 0.1V.1V。二極管的伏二極管的伏安特性安特性正向?qū)▔航礥D：管子正向?qū)〞r(shí)二極管兩端的電壓，此時(shí)正向電流變化時(shí)正向電流變化時(shí)結(jié)壓降基本不變。結(jié)壓降基本不變。溫度敏感

10、特性：溫度升高時(shí)，二極管正向特性將左移(Uon及UD減小)，反向特性將下移(IR增大)。反向擊穿電壓U(BR):單向?qū)щ娦云茐哪酥吝^(guò)熱燒壞。選擇合適答案填入空內(nèi)。當(dāng)溫度升高時(shí)，二極管的反向飽和電流將( ) 。A.增大 B.不變 C.減小A(1-12)1.1.理想模型理想模型( (大信號(hào)狀態(tài)采用大信號(hào)狀態(tài)采用) )：常用于整流電路中。一、一、由伏安特性折線化得到的等效電路由伏安特性折線化得到的等效電路二極管二極管等效電路等效電路2.2.恒壓降模型：恒壓降模型：理想二極管串聯(lián)電壓源UD正偏導(dǎo)通正偏導(dǎo)通 電壓降為零電壓降為零 相當(dāng)于理想開(kāi)關(guān)閉合相當(dāng)于理想開(kāi)關(guān)閉合反偏截止反偏截止 電流為零電流為零 相

11、當(dāng)于理想開(kāi)關(guān)斷開(kāi)相當(dāng)于理想開(kāi)關(guān)斷開(kāi)正偏電壓正偏電壓 UD(導(dǎo)通導(dǎo)通) 時(shí)導(dǎo)通，等效為恒壓源時(shí)導(dǎo)通，等效為恒壓源UD(導(dǎo)通導(dǎo)通)否則截止，相當(dāng)于二極管支路斷開(kāi)否則截止，相當(dāng)于二極管支路斷開(kāi)3.3.折線近似模型：折線近似模型：理想二極管串聯(lián)電壓源Uon和電阻rD正向電壓大于正向電壓大于Uon后與電流成線性關(guān)系。后與電流成線性關(guān)系。二二. . 微變等效電路微變等效電路二極管工作在正向特性的某一小范圍內(nèi)時(shí)，二極管工作在正向特性的某一小范圍內(nèi)時(shí)，其正向特性可等效一個(gè)微變電阻其正向特性可等效一個(gè)微變電阻rd。 TDUirdtuisin5電路如圖圖所示，已知 (V)，二極管導(dǎo)通電壓UD=0.7V。試畫(huà)出ui

12、與uo的波形圖，并標(biāo)出幅值。1 1、穩(wěn)壓二極管：、穩(wěn)壓二極管：穩(wěn)壓時(shí)工作在反向電擊穿狀態(tài)，外加的反向穩(wěn)壓時(shí)工作在反向電擊穿狀態(tài)，外加的反向電壓須大于穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓電壓。電壓須大于穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓電壓。（2）穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流IZ。 最大、最小穩(wěn)定電流最大、最小穩(wěn)定電流IZmax、IZmin。（3）額定功耗）額定功耗ZmaxZZMIUP重要參數(shù)重要參數(shù): :（1）穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓UZ：規(guī)定反向工作電流下對(duì)應(yīng)的反向工作電壓。規(guī)定反向工作電流下對(duì)應(yīng)的反向工作電壓。特殊二極管特殊二極管2、發(fā)光二極管：、發(fā)光二極管：發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，電特性類(lèi)似一般二極管。發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，電特性類(lèi)似一般二極管。工作條件

13、：工作條件：正向偏置，正向電流越大，發(fā)光越強(qiáng)正向偏置，正向電流越大，發(fā)光越強(qiáng)3、光電二極管：、光電二極管：光照射時(shí)光照射時(shí)PN結(jié)內(nèi)產(chǎn)生大量光生載流子，電流結(jié)內(nèi)產(chǎn)生大量光生載流子，電流隨光照強(qiáng)度的增加而劇增，此時(shí)反向電流稱(chēng)為光電流隨光照強(qiáng)度的增加而劇增，此時(shí)反向電流稱(chēng)為光電流 光電池原理光電池原理選擇正確答案填入空內(nèi)。穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓區(qū)是其工作在 。A.正向?qū)?B.反向截止 C.反向擊穿C并聯(lián)相接可得到2種穩(wěn)壓值：0.7V；6V。串聯(lián)相接可得到4種穩(wěn)壓值：1.4V；14V；6.7V；8.7V現(xiàn)有兩只穩(wěn)壓管，穩(wěn)壓值分別是6V和8V，正向?qū)妷簽?.7V。試問(wèn)：(1)若將它們串聯(lián)相接，則可得到幾種穩(wěn)

14、壓值？各為多少？(2)若將它們并聯(lián)相接，則又可得到幾種穩(wěn)壓值？各為多少？解：(1)只有加在穩(wěn)壓管兩端的電壓大于其穩(wěn)壓值時(shí)，Uo才為6V。(1-18)1.3 半導(dǎo)體三極管（雙極型半導(dǎo)體三極管（雙極型晶體管，簡(jiǎn)稱(chēng)晶體管晶體管，簡(jiǎn)稱(chēng)晶體管 ）NPN 型型ecbcbePNP 型型三極管放大的外部條件：三極管放大的外部條件：外加電源的極性應(yīng)使發(fā)射結(jié)處外加電源的極性應(yīng)使發(fā)射結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，而集電結(jié)處于反向偏置狀態(tài)。于正向偏置狀態(tài)，而集電結(jié)處于反向偏置狀態(tài)。NPN管：放大時(shí)；PNP管：放大時(shí)三極管若實(shí)現(xiàn)放大，必須從三極管外部所加電源的極性和內(nèi)部三極管若實(shí)現(xiàn)放大，必須從三極管外部所加電源的極性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)

15、保證。結(jié)構(gòu)來(lái)保證。三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求：三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求：1. 發(fā)射區(qū)高摻雜；發(fā)射區(qū)高摻雜；2. 基區(qū)很薄，有幾微基區(qū)很薄，有幾微米到幾十微米，且摻雜較少；米到幾十微米，且摻雜較少；3. 集電結(jié)面積大。集電結(jié)面積大。形式與結(jié)構(gòu)形式與結(jié)構(gòu)三區(qū)、三極、兩結(jié)三區(qū)、三極、兩結(jié)特點(diǎn)：基極電流控制集電極電流特點(diǎn)：基極電流控制集電極電流并實(shí)現(xiàn)放大并實(shí)現(xiàn)放大箭頭的的方向即電流的方向箭頭的的方向即電流的方向(1-19)電流放大原理電流放大原理一、晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)一、晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)1.發(fā)射結(jié)正偏，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流發(fā)射結(jié)正偏，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流IE2. 擴(kuò)散到基區(qū)的少數(shù)自由電子與空穴的復(fù)合運(yùn)

16、動(dòng)形成基極電流擴(kuò)散到基區(qū)的少數(shù)自由電子與空穴的復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電流IB，復(fù)合掉的空穴由電源復(fù)合掉的空穴由電源VBB 補(bǔ)充。補(bǔ)充。3.集電結(jié)反偏（有利于收集基區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子而形成集電極集電結(jié)反偏（有利于收集基區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子而形成集電極電流，其能量來(lái)自外接電源電流，其能量來(lái)自外接電源VCC），漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流），漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流Ic 二、晶體管的電流分配關(guān)系二、晶體管的電流分配關(guān)系從內(nèi)部看從內(nèi)部看(流進(jìn)流進(jìn)=流出流出)從外部看從外部看(流進(jìn)流進(jìn)=流出流出)：IE =IC +IB判斷下列說(shuō)法是否正確，用“”和“”表示判斷結(jié)果填入空內(nèi)。處于放大狀態(tài)的晶體管，集電極電流是多子漂移運(yùn)動(dòng)形成

17、的。( )非平衡少子：基區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子非平衡少子：基區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子(1-21)三、晶體管的共射電流放大系數(shù)三、晶體管的共射電流放大系數(shù)1、共射直流電流放大系數(shù)、共射直流電流放大系數(shù)BCIIBEI1I）（晶體管放大作用表現(xiàn)為小的基極電流可以控制大的集電極電流晶體管放大作用表現(xiàn)為小的基極電流可以控制大的集電極電流2、共射交流電流放大系數(shù)（針對(duì)動(dòng)態(tài)電流、共射交流電流放大系數(shù)（針對(duì)動(dòng)態(tài)電流)BCII 3、共基直流電流放大系數(shù)、共基直流電流放大系數(shù)ECII 111或或4、 與與 的關(guān)系：的關(guān)系：5、共基交流電流放大系數(shù)（針對(duì)動(dòng)態(tài)電流、共基交流電流放大系數(shù)（針對(duì)動(dòng)態(tài)電流)ECii同樣，同樣，aa 選擇

18、合適答案填入空內(nèi)。工作在放大區(qū)的某三極管，如果當(dāng)IB 從12 uA 增大到22 uA 時(shí)，IC 從lmA 變?yōu)?mA ，那么它的約為( ) 。A.83 B.91 C.100 CBCII UCE 1ViB( A)uBE(V)204060800.51.0工作壓降工作壓降UBE ：硅管硅管0.7V鍺管鍺管0.2V。UCE=0VUCE =0.5V輸入特性曲線輸入特性曲線 iB=f(uBE) UCE=const輸出特性曲線輸出特性曲線iC / mAuCE /V100 A80 A60 A40 A20 AIB = 0O 3 6 9 124321放大區(qū)放大區(qū)飽飽和和區(qū)區(qū)截止區(qū)截止區(qū)(1-25)iC(mA )1

19、234uCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A截止區(qū)截止區(qū): IB=0條件：條件：發(fā)射結(jié)不導(dǎo)發(fā)射結(jié)不導(dǎo)通（通（uBEUon），），集 電 結(jié) 反 偏集 電 結(jié) 反 偏(uCEuBE)特點(diǎn)特點(diǎn)：iC電流趨電流趨0等效等效：開(kāi)關(guān)斷開(kāi)：開(kāi)關(guān)斷開(kāi)iC=f(uCE) IB=constiC(mA )1234uCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A滿(mǎn)足滿(mǎn)足iC= IB，稱(chēng) 為 線 性 區(qū)稱(chēng) 為 線 性 區(qū)(放大區(qū)放大區(qū))。條件：條件：uBEUon，集電結(jié)反偏，集電結(jié)反偏(uCEuBE=0.7V)1) )iB 決定決定 iC2) )曲線水平表示恒

20、流曲線水平表示恒流3) )曲線間隔表示受控曲線間隔表示受控選擇正確答案填入空內(nèi)。當(dāng)晶體管工作在放大區(qū)時(shí)，發(fā)射結(jié)電壓和集電結(jié)電壓應(yīng)為 。A.前者反偏、后者也反偏 B.前者正偏、后者反偏 C.前者正偏、后者也正偏B分別判斷圖圖示各電路中晶體管是否有可能工作在放大狀態(tài)。 可能可能不能不能可能iC(mA )1234uCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A飽和區(qū)：飽和區(qū)：uCEuBE,集電結(jié)正集電結(jié)正偏偏,iCUBE(0.7V)所以T處于放大狀態(tài)。(3)當(dāng)VBB=3V時(shí)，因A460bBEBBBRUVIUCE=VCC -IBRC = -11V0V 顯然這不可能，此時(shí)只有IC IB，才能滿(mǎn)足0UCEUBE (0.7V) ，即T處于飽和狀態(tài)。由于信息不足，無(wú)法得出uO具體數(shù)值 。 (1-32)溫度對(duì)輸入特性的影響溫度對(duì)輸入特性的影響溫度升高時(shí)正向特性左移，溫度升高時(shí)正向特性左移，反之右移反之右移溫度對(duì)輸出特性的影響溫度對(duì)輸出特性的影響溫度升高將導(dǎo)致溫度升高將導(dǎo)致 IC 增大增大iCuCEOiB200600溫度對(duì)輸出特性的影響溫度對(duì)輸出特性的影響604020