文档介绍：主编李中发
制作李中发
2003年7月
电工电子技术基础
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第7章基本放大电路
半导体器件工作原理
共射放大电路组成、工作原理、性能特点及分析方法
射极输出器基本特点,差动放大电路及功率放大电路工作原理
多级放大电路概念
场效应管放大电路组成及分析方法
学习要点
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半导体二极管
半导体三极管
三极管单管放大电路
场效应晶体管及其放大电路
多级放大电路
差动放大电路
互补对称功率放大电路
第7章基本放大电路
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半导体二极管
半导体器件是用半导体材料制成的电子器件。常用的半导体器件有二极管、三极管、场效应晶体管等。半导体器件是构成各种电子电路最基本的元件。
PN结
半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间的物质,如硅(Si)、锗(Ge)。硅和锗是4价元素,原子的最外层轨道上有4个价电子。
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热激发产生自由电子和空穴
室温下,由于热运动少数价电子挣脱共价键的束缚成为自由电子,同时在共价键中留下一个空位这个空位称为空穴。失去价电子的原子成为正离子,就好象空穴带正电荷一样。
在电子技术中,将空穴看成带正电荷的载流子。
每个原子周围有四个相邻的原子,原子之间通过共价键紧密结合在一起。两个相邻原子共用一对电子。
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空穴运动
(与自由电子的运动不同)
有了空穴,邻近共价键中的价电子很容易过来填补这个空穴,这样空穴便转移到邻近共价键中。新的空穴又会被邻近的价电子填补。带负电荷的价电子依次填补空穴的运动,从效果上看,相当于带正电荷的空穴作相反方向的运动。
本征半导体中有两种载流子:带负电荷的自由电子和带正电荷的空穴
热激发产生的自由电子和空穴是成对出现的,电子和空穴又可能重新结合而成对消失,称为复合。在一定温度下自由电子和空穴维持一定的浓度。
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在纯净半导体中掺入某些微量杂质,其导电能力将大大增强。
在纯净半导体硅或锗中掺入磷、砷等5价元素,由于这类元素的原子最外层有5个价电子,故在构成的共价键结构中,由于存在多余的价电子而产生大量自由电子,这种半导体主要靠自由电子导电,称为电子半导体或N型半导体,其中自由电子为多数载流子,热激发形成的空穴为少数载流子。
N型半导体
自由电子
多数载流子(简称多子)
空穴
少数载流子(简称少子)
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P型半导体
在纯净半导体硅或锗中掺入硼、铝等3价元素,由于这类元素的原子最外层只有3个价电子,故在构成的共价键结构中,由于缺少价电子而形成大量空穴,这类掺杂后的半导体其导电作用主要靠空穴运动,称为空穴半导体或P型半导体,其中空穴为多数载流子,热激发形成的自由电子是少数载流子。
自由电子
多数载流子(简称多子)
空穴
少数载流子(简称少子)
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无论是P型半导体还是N型半导体都是中性的,对外不显电性。
掺入的杂质元素的浓度越高,多数载流子的数量越多。
少数载流子是热激发而产生的,其数量的多少决定于温度。
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PN结的形成
半导体中载流子有扩散运动和漂移运动两种运动方式。载流子在电场作用下的定向运动称为漂移运动。在半导体中,如果载流子浓度分布不均匀,因为浓度差,载流子将会从浓度高的区域向浓度低的区域运动,这种运动称为扩散运动。
将一块半导体的一侧掺杂成P型半导体,另一侧掺杂成N型半导体,在两种半导体的交界面处将形成一个特殊的薄层→ PN结。
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