海南大学：《电路与电子技术（计算机电子电路）》课程教学资源（课件讲稿）第四章 放大器基础

第5章放大器基础 本章内容为电工电子技术课程重点教学内容 读者学完本章应重点理解PN结的单向导电性， 三极管的电流控制特点；掌握半导体二极管、三 极管的模型；能利用三极管的直流、交流小信号 模型分析简单的三极管应用电路；深入理解放大 的实质及利用三极管构成小信号放大器的一般原 则；掌握三极管放大电路的三种基本组态及其特 性，进而理解工程实用放大器电路组成原理及特 点；理解场效应管的电压控制特点，对照三极管 理解场效应管的外特性、模型及其应用

第5章 放大器基础 本章内容为电工电子技术课程重点教学内容 读者学完本章应重点理解PN结的单向导电性， 三极管的电流控制特点；掌握半导体二极管、三 极管的模型；能利用三极管的直流、交流小信号 模型分析简单的三极管应用电路；深入理解放大 的实质及利用三极管构成小信号放大器的一般原 则；掌握三极管放大电路的三种基本组态及其特 性，进而理解工程实用放大器电路组成原理及特 点；理解场效应管的电压控制特点，对照三极管 理解场效应管的外特性、模型及其应用

第5章第1部分 在本次课中，我们将介绍本征、杂质半 导体的导电特性；PN结的形成及其特性； 二极管及其模型

第5章第1部分 在本次课中，我们将介绍本征、杂质半 导体的导电特性；PN结的形成及其特性； 二极管及其模型

相关知识点与学习目标 本课涉及“PN结的引入及其特点、半导体二 极管”2个知识点，通过本课学习，应理解PN结 的单向导电性，掌握二极管的模型及其应用方 法

相关知识点与学习目标 本课涉及“PN结的引入及其特点、半导体二 极管”2个知识点，通过本课学习，应理解PN结 的单向导电性，掌握二极管的模型及其应用方 法

一.本征半导体 共价键 半导体器件是组成各 种电子电路的基础。 纯净的具有单晶体结构的 导体。晶体结构如右图 由于价电子被原子核束 缚，若不能从外部获取 价电子被 原子核 能量，摆脱原子核的束 所属原子 (正离 缚，则不具有导电特性 核束缚 子)

一．本征半导体 纯净的具有单晶体结构的半导体称为本征半 导体。晶体结构如右图 半导体器件是组成各 种电子电路的基础。 导电能力介于导体和绝缘体 之间的物质称为半导体。 原子核 （正离 子） 价电子被 所属原子 核束缚 由于价电子被原子核束 缚，若不能从外部获取 能量，摆脱原子核的束 缚，则不具有导电特性

二.本征半导体具有微 共价键 自由 空穴 电子 常得束原税 获的在位 价电子被 原子核 本征激发（解释）。如上图 所属原子 (正离 本征激发使本征半导体具有 核束缚 子) 微弱的导电性

二．本征半导体具有微弱的导电性 原子核 （正离 子） 价电子被 所属原子 核束缚 热力学零度（-273.16℃） 时，若价电子不能从外部获 取能量，摆脱原子核的束缚， 不具有导电特性 常温下，少量的价电子可能获 得足够的能量，摆脱共价键的 束缚，成为自由电子；同时在 原来的共价键中留下一个空位， 称为“空穴”，这种现象称为 本征激发（解释）。如上图 本征激发使本征半导体具有 微弱的导电性

为什么关心空穴？空穴的移动 t=t t=t2 t=t3 = Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si ol. Si Si Si 2 Si Si Si Hole = Figure 2.4 Movement of electron through crystal

为什么关心空穴？空穴的移动

三.杂质半导体的导电特性 常温下，本征半导体 在本征半导体中参入微量 导电性能很微弱的， 的杂质（其它元素的原 难以达到实用目的 子)，就成为杂质半导体： 其导电性能大大增强 在硅或锗的晶体中掺入少量五价元素原子，这种杂质 半导体中电子浓度大大高于空穴浓度，主要依靠电子 导电，故称为电子半导体或N型半导体（解释） 电子为多数载流子 (简称多子)，空穴为少数载 流子（简称少子） 本征半导体的两种载流子)

三．杂质半导体的导电特性 电子为多数载流子（简称多子），空穴为少数载 流子（简称少子）（本征半导体的两种载流子） 常温下，本征半导体 导电性能很微弱的， 难以达到实用目的 在本征半导体中掺入微量 的杂质（其它元素的原 子），就成为杂质半导体， 其导电性能大大增强 在硅或锗的晶体中掺入少量五价元素原子，这种杂质 半导体中电子浓度大大高于空穴浓度，主要依靠电子 导电，故称为电子半导体或N型半导体（解释 ）

在硅或锗晶体中掺入三价元素原子，这种杂质 半导体中空穴浓度大大高于电子浓度，主要依 靠空穴导电，故称为空穴半导体或P型半导体 解释) 空穴是多数载流子，电子是少数载流子( 本征半 导体的两种载流子)

空穴是多数载流子，电子是少数载流子 （本征半 导体的两种载流子） 在硅或锗晶体中掺入三价元素原子， 这种杂质 半导体中空穴浓度大大高于电子浓度，主要依 靠空穴导电，故称为空穴半导体或P型半导体 （解释 ）

pn结 n p Cathode Anode Si Si Si Si = P B = si Si Si (a) (b) Figure 2.16 pn junction

pn结

四.PN结 对一块半导体采用不同的 N 杂工艺，使其一侧成为 型半导体，而另一侧成 N型半导体，则可成为 电性能可控制的半导体 耗尽层 空间电荷区 N 多数载流子由于浓度差 动)，如上图 在交界面两侧形成了一 成空间电荷区，也就是 内电场

四．PN结 虽然杂质半导体导电性 能大大增强，可是其导 电性能不便于控制 对一块半导体采用不同的 掺杂工艺，使其一侧成为 P型半导体，而另一侧成 为N型半导体，则可成为 导电性能可控制的半导体。 在Ｐ型和Ｎ型半导体的交界面两侧，多数载流子由于浓度差 将产生扩散运动（由于浓度引起的运动），如上图 电子空穴相遇将复合而消失，在交界面两侧形成了一 个由不能移动的正、负离子组成空间电荷区，也就是 PN结，又称耗尽层 平衡状态下的PN结如上图