電子技術主講教師：李彥旭江蘇大學電氣信息工程學院Email:

billlyx@前言一、電子技術

是指研究含有電子器件(二極管、三極管、電阻、電容、電感等)電路的一門學科，亦稱電子線路。電子技術可以分為：模擬和數字(按信號特點)

高頻和低頻(按信號頻率)二、怎樣才能學習好該課程？

1.重視課堂教學和自學；2.注重理論與實踐；

3.抓住基本概念、基本原理和基本分析方法；

4.及時做好復習，自己完成作業，適量做一些課外習題；選適量的參考書，做適當的筆記。三、本課程考核方式

1.統一考試，統一閱卷；2.卷面成績80%，平時成績20%；

3.平時成績由出勤和作業組成，各占10%。參考書目：[1]康華光.電子技術基礎[2]童詩白,華成英.電子技術基礎(第三版)

第1

章半導體器件第1章半導體器件

第1節 半導體基礎第2節 半導體二極管第3節 穩壓二極管第4節 晶體三極管

第5

節 場效應管第1章重點PN結的形成及其單向導電性二極管的伏安特性和應用電路三極管的工作原理與伏安特性場效應管的工作原理、特性曲線第1節半導體基礎一、半導體導體：很容易導電的物質。如：金屬等絕緣體：幾乎不導電的物質。如：橡皮、陶瓷、塑料、石英等半導體：導電特性處于導體與絕緣體之間的物質。如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等當受外界熱和光等作用時，它的導電能力明顯提高。往純凈的半導體中摻入某些雜質，會使它的導電能力顯著改變。現代電子學中，用的最多的半導體是硅和鍺，它們的最外層電子（價電子）都是四個。Ge1.本征半導體Si通過一定的工藝過程，可以將半導體制成晶體。完全純凈的、結構完整的半導體晶體，稱為本征半導體。在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統組成晶體點陣，每個原子都處在正四面體的中心，而四個其它原子位于四面體的頂點，每個原子與其相臨的原子之間形成共價鍵，共用一對價電子。硅和鍺的共價鍵結構共價鍵共用電子對+4+4+4+4+4表示除去價電子后的原子Si硅和鍺的晶體結構共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為自由電子，因此本征半導體中的自由電子很少，所以本征半導體的導電能力很弱。形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是八個，構成穩定結構。共價鍵有很強的結合力，使原子規則排列，形成晶體。+4+4+4+4本征半導體的導電機理+4+4+4+4空穴吸引臨近的電子對中的電子來填補，這樣的現象，結果相當于空穴的遷移，而空穴的遷移相當于正電荷的移動，因此可以認為：空穴也是載流子。載流子：自由電子，空穴。成對出現，成對消失?？昭ㄗ杂呻娮邮`電子熱激發2.雜質半導體在本征半導體中摻入某些微量的雜質，就會使半導體的導電性能發生顯著變化。其原因是摻雜半導體的某種載流子濃度大大增加。使自由電子濃度大大增加的雜質半導體稱為N型半導體（電子半導體），使空穴濃度大大增加的雜質半導體稱為P型半導體（空穴半導體）。+4+4+5+4N型半導體多余電子磷原子P型半導體+4+4+3+4空穴硼原子雜質半導體的示意表示法++++++++++++++++++++++++N型半導體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半導體1、本征半導體中為什么成對產生自由電子和空穴?2、N型半導體中的載流子是什么？自由電子稱為多數載流子（多子），空穴稱為少數載流子（少子）。3、P型半導體中的載流子是什么？自由電子稱為少數載流子（少子），空穴稱為多數載流子（多子）。4、多數載流子由什么決定？少數載流子由什么決定？？多子擴散運動少子漂移運動空間電荷區,耗盡層,阻擋層二、PN結的形成結合→濃差→多子擴散→界面復合,空間電荷區→形成內電場E方向(N→P)靜電場作用a.阻礙多子擴散,但是擴散愈多E愈強;b.利于少子漂移,但漂移愈多，E愈弱。最終→動態平衡,穩定.耗盡,阻擋層,空間電荷區→PN結

PN結++++P型半導體N型半導體++++++++++++++++++++－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－內電場E擴散的結果是使空間電荷區逐漸加寬，空間電荷區越寬。漂移運動P型半導體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導體++++++++++++++++++++++++擴散運動內電場E內電場越強，就使漂移運動越強，而漂移使空間電荷區變薄。PN結正向偏置－－－－++++內電場外電場變薄PN+_內電場被削弱，多子的擴散加強能夠形成較大的擴散電流，PN結導通。三、PN結的單向導電性PN結反向偏置－－－－++++內電場外電場變厚NP+_內電場被加強，多子的擴散受抑制。少子漂移加強，但少子數量有限，只能形成較小的反向電流，PN結截止。正向偏置 PN結導通反向偏置 PN結截止少子漂移電流(微)(P區高電位、N區低電位)(P區低電位、N區高電位)多子擴散電流（大）引線外殼線觸絲線基片點接觸型第2節半導體二極管一、結構和類型PN結加上引線和管殼，就成為半導體二極管。符號陽極正極陰極負極PN結面接觸型二、伏安特性UI導通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓U(BR)線性工作區門坎區(死區)反向飽和區反向擊穿區死區電壓硅管0.7V鍺管0.3V三、主要參數1、最大整流電流IF長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。2、最高反向工作電壓URM允許施加的最高反向電壓，為擊穿電壓UBR的一半左右。3、反向電流

IR指二極管加反向工作電壓時的反向電流。反向電流越小越好。受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要大幾十到幾百倍。4、最高工作頻率fMrd勢壘電容和擴散電容的綜合效應四、理想二極管含義：正偏時，二極管完全導通（死區電壓為零，正向管壓降為零，正向導通電阻為零），相當于開關閉合導通；

反偏時，二極管完全截止（反向電流為零，反向電阻為無窮大），相當于開關斷開、開路。相當于理想的開關。二極管的應用是主要利用它的單向導電性。包括整流、限幅、保護、檢波、開關、信號處理等等。五、主要應用例1：二極管的應用例2：二極管的應用：假設截止法(反證,定二極管通斷)1.斷開V,2.繪V+,V-波形,3.比較,V+>V-二級管導通(短路處理)V+<V-二級管截止(斷開處理)

例3：二極管的應用：求ID1.判斷二極管是否導通？方法：先斷開二極管，再求電壓U。2.求ID例4：二極管的應用：2.7已知兩個二極管的管壓降均為0.7V，求UF

。搶先導通第3節穩壓二極管U穩壓誤差IUZIZIZmaxUZIZ+-曲線越陡，電壓越穩定。特點：1、通常工作在反向擊穿區；2、反向擊穿特性較陡。伏安特性主要參數1、穩定電壓UZ；2、穩定電流IZ；最大穩定電流IZM；3、電壓溫度系數CTU（±%/℃）；4、最大允許功耗PZM=UZIZM；5、動態電阻RZ；越小輸出電壓越穩定。IRLR整流濾波電路~220VUZIILIZUi限流電阻R=？I并聯穩壓電路電流調節：DZ電壓調節：R光電二極管反向電流隨光照強度的增加而上升。IU照度增加發光二極管有正向電流流過時，發出一定波長范圍的光，目前的發光管可以發出從紅外到可見波段的光，它的電特性與一般二極管類似。正向電壓比較大光電耦合器電光電特點：輸入與輸出電氣絕緣作用：抗干擾、隔噪聲應用舉例：~220V+5V思考題1、本征半導體是如何導電的？2、N型半導體中的多數載流子是什么？P型半導體呢？3、多數載流子與什么有關？少數載流子呢？4、PN結加什么電壓使空間電荷區變窄？有利于什么運動？5、穩壓二極管與普通二極管的區別在哪里？6、二極管的死區電壓是什么的反映？7、半導體器件的性能為什么受溫度的影響比較大？8、什么叫PN結的單向導電性？9、怎樣用萬用表判斷二極管的極性？10、二極管能否起穩壓作用？如能，舉例說明。P22：1.3；1.4；1.5

1.6；1.7;1.9第4節晶體三極管一.基本結構、分類、符號BECNNP基極發射極集電極NPN型PNP集電極基極發射極BCEPNP型晶體管放大的外部條件：發射結加正向電壓；集電結加反向電壓。晶體管放大的內部條件：BECNNP基極發射極集電極基區：較薄，摻雜濃度低集電區：面積較大發射區：摻雜濃度較高集電結發射結發射結正偏，發射區電子不斷向基區擴散，形成發射極電流IE。進入P區的電子少部分與基區的空穴復合，形成電流IB，多數擴散到集電結。二.晶體管的電流放大作用BECNNPEcIEIBEEBRBICIB從基區擴散來的電子作為集電結的少子，漂移進入集電結而被收集，形成IC。IC/IB=β=β

IB+IC=IEBECIBIEICPNP型三極管BECIBIEICNPN型三極管放大區電壓和電流實際方向三、晶體管的特性曲線

實驗線路工作壓降：硅管UBE0.6~0.7V鍺管UBE-0.2~-0.3V

死區電壓，硅管0.7V，鍺管0.3V。1、輸入特性（同二極管）IB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1V當UCE大于一定的數值時，IC基本只與IB有關，IC=IB。2、輸出特性條件：發射結正偏,集電結反偏。功能：放大

IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A線性放大區IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區域中UCEUBE,集電結正偏，IB>IC，UCES0.3V稱為飽和區。條件：發射結正偏集電結正偏功能：RCE≈0近似電子開關接通

飽和區IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區域中:IB=0,IC=ICEOUBE<死區電壓，稱為截止區。條件：發射結反偏集電結反偏IB=0功能：RCE≈

∞

近似電子開關斷開

截止區求：1）IB

，IC.

判斷三極管是否處于放大狀態.2）當RB=100kΩ時，三極管是否處于放大狀態？例1.已知EC=10V,EB=5V,UBE=0.7V,RC=3kΩ，RB=200kΩ,β

=100，解：1）IB=EB－UBERB5－0.7200＝＝21.5μA

0.0215mA＝Ic≈β

IB2.15mA＝UCE=EC–ICRC＝10－2.15×3＝3.55V>UBE=0.7V,說明發射結正偏，集電結反偏，故三極管處于放大狀態。2).集電極臨界飽和電流：ICS=EC－UCESRCECRC≈0.33mA＝基極臨界飽和電流：IB=EB－UBERBIBS

≈I

c/β=33μA

當RB=100kΩ時，基極電流：＝43μA

>IBS故三極管處于飽和狀態。例2.測得在放大狀態的兩個三極管的電位分別為：2.5V、3.2V、9V和－0.7V、－1V、－6V，試判斷這兩個三極管的類型和管腳。解：三極管在放大狀態。說明發射結正偏，集電結反偏。對NPN：UBE>0、UBC<

0。說明

VC>VB

>

VENPN型三極管一般為硅管UBE=0.7V，PNP型三極管一般為鍺管UBE=－0.3VBECBEC對PNP：UBE<

0、UBC>

0。則為

VC<VB

<

VE四、主要參數1.電流放大系數β=Ic/Ib=IC/IB (一般40-200)2.集-基反向飽和電流ICBO (CB之間PN結反向電流)3.穿透電流ICEO=(1+β)ICBO

ICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區4.集電極最大電流 ICM5.集射反向擊穿電壓 UCEO6.集電極最大耗散功率 PCM五.溫度對三極管參數影響P34：1.6.9;1.6.14第5節場效應管場效應管與雙極型晶體管不同，它是多子導電，稱為單極型晶體管，是電壓控制電流器件。輸入阻抗高，溫度穩定性好。一、場效應管的基本結構、分類結型場效應管JFET絕緣柵型場效應管MOSPGSDNNPNNNNPN+GSDBN+PNNGSD金屬鋁導電溝道GSDN溝道增強型N溝道耗盡型GSDPNNGSD予埋了導電溝道NPPGSDGSDP溝道增強型P溝道耗盡型GSDNPPGSD予埋了導電溝道PNNGSDUDSUGSUGS=0時D-S間相當于兩個PN結ID=0對應截止區