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[基础课程] 半导体简介电子元器件的认识小信号放大电路运算放大电路电源基本逻辑电路脉冲电路 让我们一起共同努力!Allen 99/12/3 半导体的基本知识 1.

导体,半导体和绝缘体导体 计在自然界中,存在著许多不同的物质,有的物质很容易传导电流,称之导体, 如铜,铁,银等. 也有的物质几乎不传导电流,称之绝缘体, 如橡皮,陶瓷,石英等. 此外还有一类物质,它的导电性能介于导体与绝缘体之间,我们称之半导体,如锗,硅,硒,砷化镓等.2.本征半导体,空穴及其导电作用 本征半导体就是完全纯净的,结构完整的半导体,在T=0 K和没有外界激发时,由于共价键中的价电子被缚著,所以在本征半导体中,没有可以自由运动的带电粒子-----载流子,著时相当与绝缘体.半导体共价键中的价子象绝缘体中的电子被束缚得那一样紧.在室温300K下,由于热激发,就会使一些价电子获得足够的能量而挣脱共价键的束缚,成为自由电子.这种现象称为本征激发.在电子挣脱共价键的束缚成为自由电子后,共价键中就留下一个空位,这个空位就叫空穴 .空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点.由于共价键中出现了空穴,在外加电场或电源的作用下,邻近价电子就可以填补这个空位上,而在这个电子原来的位置上又有新的空位,以后其它电子又可以转移到这个新的空位.这样就使共价键出现一定的电荷迁移.3.杂质半导体 在本征半导体中掺入微量的杂质,就会使半导体的导电性能发生显著的改变.根据掺入的半导体可分为电子半导体(N型半导体)和空穴半导体(P型半导体)两大类.图案、或照片 半导体的基本知识 3.1 N型半导体 在硅(或锗)的晶体内掺入少量五价元素杂质,如磷(或锑)等,则晶体点阵中某些位置上硅原子将磷所代替,磷原子有五个价子,它以四个电子与相邻的硅原子组成共价键后,必定还多余一个价电子,这个多余的价电子虽不受共价键的束缚,但仍受磷原子的正电荷所吸引而只能在磷原子的周围活动,不过它所受的吸引力终究要比共价键的束缚作用微弱得多,只要较小的能量就能挣脱磷原子的吸引而成为自由电子.3.2 P型半导体 在硅(或锗)的晶体内掺入少量三价元素杂质,如硼(或铟)等,因铟原子只有三个价电子,它与周围硅原子组成共价键时,因缺少一个电子,在晶体中便产生一个空位,当相邻共价键上的电子受到热振动或在其它激发条件下获得能量时,就有可能填补这个空位,使硼原子成为不能移动的负离子,而原来硅原子的共价键则因缺少一个电子,形成了空穴.3.3 结束语 由此可见,在掺入杂质后,载流子的数目都有相当程度的增加.若每个施主杂质原子都能产生一个自由电子,或著每个受主杂质原子都能产生一个空穴,那么尽管杂质含量很微弱,但他们对半导体的导电能力却有很大的影响.掺入百万分之一的杂质,载流子浓度将增加一百万倍.因此在半导体内掺入微量的杂质,是提高半导体的导电能力最有效的方法. 电子元器件的认识 1.0电阻(RESISTOR)1.1 色环电阻之颜色代表意义电阻 第一位(十位) 第二位(个位) 第三位(倍数) 第四位(误差值) 范例: 如上图所示之颜色其电阻值为: 24*102 = 2.4K 误差值为正负10%电阻按其功率可分为:1/8W,1/6W,1/4W,1/2W.1W,2W,3W…等.电阻的特性:1.电阻没有极性也没有方向,2.电阻不能产生电荷也不能 存储电荷,所以他是一个吸收源,3.一般的电阻都是线性电阻.电阻的作用: 电阻的作用主要有分压,分流,积分,微分,阻抗匹配,...等 电子元器件的认识 2.0 二极体(DIODE) P N 结构图 + - + - 实体图 二极体的线路符号: + - 一般的二极体 + - 稳压二极体 二极管的线路代号是: D 电子元器件的认识 2.1 二极体(DIODE) 的分类: A.点接触型二极管. 它的特点是结面积小,因而结电容小,适用于高频(几百兆赫兹)工作,但不能通过很大的电流.其主要应用于小电流和高频时的检波,混频等. B.面结触型二极管. 它的特点是结面积大,因而能通过较大的电流,但其结面积大结电容也就大,只能在较低的频率下工作. C.硅平面型二极管. 它的结面积大,可通过较大的电流,适用于大功率整流:结电容小,适用于在脉冲数字电路中作开关管.2.2 二极管(DIODE) 的特性: A.二极管有极性分别为正极和负极,如果二极管的正负两端加入正偏电压时即可有电流通过,若反之则无电流通过.二极管的正偏导通电压为0.6--0.8V,反向电流一般小于0.1uA.2.3 稳压二极管(DIODE ZNR): 稳压管也是一种半导体二极管,因为它具有稳压的特点,在稳压设备和一些电子线路中经常用到,所以把这种二极管称之为稳压管,以区别于整流,限幅,检波和其它单向导电设备中常用的二极管. 电子元器件的认识 3.0 发光二极管(LED Light Emitting Diode)3.1发光二极管的线路符号: 发光二极管所用的材料与普通二极管不同,有磷砷化镓,砷化镓等,而且半导体中的杂质浓度很高,当外加正电压时,将有大量的电子和空穴复合,其中一部分电子从导带跃千到价带,把多余的能量以光的形式释放出来,便发出一定波光的可见光.磷砷化镓发光二极管发出的光线的波长与磷和砷的比例有关,含磷的比例越大波长越短,同时发光效率随之降低. LED 电子元器件的认识 4.0 电容(CAPACITANCE)电容简介:电容器是组成电路的基本元件之一,他是一种能储能的元件,在电路中作隔离直流,通交流,及旁路,滤波和耦合等作用. 电容的单位:电容的单位是法拉 F,换算单位有uF,nF,pF . 1F=106uF=109nF=1012pF电容的线路符号及线路代码: 电容的线路代码是 C 线路符号.电容的定义:将两片导体在空气中平行分开一段距离,然后上片接--电阻R和开关,再接至电池的正端:下片则接于电池的负端.假设此两片导体原先并不带电,当开关按下的瞬间上导体片的电子就会被电流的正端所吸引通过电阻R而达于电池正端,使得上导体片由于失去电子而带正电形态:这个同时,电池的负端将电子推开到下导体片上,使得下导体片由于获得电子而呈带负电形态.由于上述的现象,会使上下导体片所带的电量越来越多,因而两导体片间的电位差越来越大,若此电位差升高到电池的两端电压相等时,则这项动作即止,电路中电子的电流亦停止了.但显然,原来我们称中间隔有绝缘物资的两导体片(此例中的绝缘物为空气)为,它是对于电荷的容量称之为,它是用以形容或衡量一个电容器储存电荷的能力.若电容器两片导体间有1伏特的电位差,而储存1库伦的电量,则我们称之此电容器的电容量为他是一位十九世纪英国的物理学家法拉第而命名,1法拉=1库伦/伏特 电子元器件的认识 电容的种类: 电容的种类按其使用的介电质种类,大致可以分为下列五种A. 空气电容器:是以空气为介质的可变电容器:电容量为固定者以符号 表示,若为可变电容器则以符号 表示.B.云母电容器:以云母为介电质的电容器.C.纸质电容器:以蜡纸为介质的电容器.D.陶瓷电容器:以陶瓷为电容器的介电质.E.电解电容器:它与其他电容器不一样,它有正负极性,使用时若极性接错,则内部将被击穿而短路.大多数的电解电容器都印有它们的电容值及耐压值,电解电容器甚至连极性也标示其上.电容器外壳上所印有他们的额定电压多系他们所能承受的最高直流电压值,超过此一数值时,电容器的介电质将被击穿. 陶瓷电容:容值的表示 103J 104K 33uF16V 47uF50V 电解电容器:(有极性之分) 图1 图2 图3 图4 电子元器件的认识 电解电容器的读值: 电解电容器的容器的读值与色环电阻的方法一样,前两位是个位和十位,第三位则为10的幂,在误差值的辨别上也有一些差异,电阻以金,银来表示,而电容则其用J,K,M来表示 J表示误差为5% , K表示误差为10%, M表示误差为20%.范例:如图1. 电容上所标有数字为 103J 就是 10*103=10nF 误差为5% 如图2. 电容上所标有数字为 104K 就是 10*104=100nF 误差为10% 关于电容的知识就讲到这里吧! 电子元器件的认识 5.0 电感(BEAD CORE)电感简介: 电感也是组成电路的基本元器件之一,他能储存能量.在电路中作高频滤波,振荡,等作用.他能通高频阻低频,其感抗为: LX=WL.电感的单位:电感的单位是亨利 H ,其换算单位有mh,uH. 1mH=103uH电感的线路符号及线路代码: 电感的线路代码是 L 符号是电感相关系数:所谓著既为各种大小不同的各具有不同的,线圈的电感量取决于下列诸项因素: 线圈之圈数,线圈所使用之磁芯的导磁系数,磁芯的截面积,磁芯的长度,之型式分为固定与可变两大类型.L(亨利)=N2uA/1 亨利=H N=线圈之圈数 u=磁芯之导磁系数 A=磁芯之截面积,其单位为(平方米) I=磁路之平均长度,其单位为(米) 电子元器件的认识 6.0 电晶体(TRANSISTOR)电晶体的概述:电晶体它有三个区,分别称之为发射区,基区,集电区,由三个区各引出一个电极:有两个PN结,发射区和基区间的PN结称为发射结,集电区和基区间的PN结称为集电结.这种由两块N型半导体中间夹著一块P型半导体的管子称为NPN管,还有一种与它成对偶形式的,即两块P型半导体中间夹著一块N型半导体的管子,称为PNP管.电晶体制造工艺上的特点是:发射区是高浓度掺杂区,基区很薄且杂质浓度低,集电区面积大.这样能保证电晶体具有电流放大作用.电晶体的放大作用:首先我们强调一下什么是放大作用.电子线路中所说的放大有两方面的含义: 一是放大的对象是变化量,二是指对能量的控制作用.即在输入端用一个小的变化量去控制能源使输出端产生一个大的,与输入变化相对应的变化量,称之放大. 电晶体的符号及线路代号: NPN 型bcecbePNP型 电子元器件的认识 电晶体的主要参数一.直流参数 1.直流电流放大系数 (1) 共发射极直流电流放大系数B.B=(Ic-Iceo(pt))/Ib当IC>