1、n.教材教材.推荐参考书推荐参考书.LED的的优点优点：1.1.光电转换效率高，所以节能；光电转换效率高，所以节能；2.2.响应时间短（毫秒级），用于车灯、信号灯方面比响应时间短（毫秒级），用于车灯、信号灯方面比较好；较好；3.3.产品不易破损，灯珠比较小，适用于狭小的空间；产品不易破损，灯珠比较小，适用于狭小的空间；4.4.不含普通日光灯内部的汞等有害物质。不含普通日光灯内部的汞等有害物质。Light Emitting Diode，即发光二极管。即发光二极管。.（很大程度反映在电子元器件的发展上）（很大程度反映在电子元器件的发展上）19471947年年 贝尔实验室制成第一只晶体管贝尔实验室制
2、成第一只晶体管电子技术的发展电子技术的发展.电子技术的发展电子技术的发展 有科学家预测，集成度还有科学家预测，集成度还将按将按1010倍倍/6/6年的速度增长。年的速度增长。19581958年年 集成电路集成电路（第一片只有（第一片只有4 4晶体管）晶体管）19691969年年 大规模集成电路大规模集成电路19751975年年 超大规模集成电路超大规模集成电路.模拟电路模拟电路数字电路数字电路：产生、处理模拟信号产生、处理模拟信号：产生、处理数字信号产生、处理数字信号模拟信号模拟信号：具有连续性。：具有连续性。电子电路的分类电子电路的分类数字信号数字信号：具有离散性。：具有离散性。模拟电子线路
3、又分为低频与高频两种频段。模拟电子线路又分为低频与高频两种频段。.1 1.掌握常用掌握常用电子元器件和组件电子元器件和组件的外特性、的外特性、基本应用。基本应用。2.2.掌握模拟掌握模拟基本电子电路基本电子电路及其工作原理、及其工作原理、分析方法、应用。分析方法、应用。3.3.掌握模拟电子电路的掌握模拟电子电路的基本概念、基本分基本概念、基本分析析方法方法、基本实践技能。、基本实践技能。4.4.了解简单电子系统的结构与应用。了解简单电子系统的结构与应用。教教 学学 目目 标标.本课程较抽象、入门难本课程较抽象、入门难，实践性强实践性强，因此因此要要:（1 1）树立信心；）树立信心；（2 2）巩
4、固电路基础；）巩固电路基础；（3 3）尽快适应新的学习方法（）尽快适应新的学习方法（工程分析工程分析法）；法）；（4 4）多看、多思、多练。要求预习、及时复习、）多看、多思、多练。要求预习、及时复习、认真听课，独立并及时完成作业。认真听课，独立并及时完成作业。学学 习习 方方 法法.第第1 1章章 半导体二极管及其电路分析半导体二极管及其电路分析 半导体二极管半导体二极管.铜包铝电缆铜包铝电缆.单晶硅棒单晶硅棒.1.1 1.1 半导体的基础知识半导体的基础知识1.1.1 1.1.1 本征半导体本征半导体n本征半导体本征半导体纯净且晶格方向一致的半导体纯净且晶格方向一致的半导体晶体。晶体。1 1
5、、本征半导体的晶体结构、本征半导体的晶体结构硅原子硅原子锗原子锗原子简化模型简化模型惯性核惯性核价电子价电子.1.1.本征半导体的晶体结构本征半导体的晶体结构晶格晶格晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵。u共价键共价键两个相两个相邻的原子共有一对价邻的原子共有一对价电子电子（这对价电子不（这对价电子不但受本身原子核的吸但受本身原子核的吸引，而且受相邻原子引，而且受相邻原子核的吸引）核的吸引）。.2 2、本征半导体中的、本征半导体中的两种载流子两种载流子n自由电子自由电子价电子因受价电子因受热而获得足够的能量挣脱热而获得足够的能量挣脱共价键的束缚。共价键的束缚
6、。n空穴空穴失去价电子的原失去价电子的原子在该共价键上留下的空子在该共价键上留下的空位。位。n本征半导体由于受热而本征半导体由于受热而产生电子产生电子-空穴对的现象空穴对的现象称为称为本征激发本征激发。.2.2.本征半导体中的本征半导体中的两种载流子两种载流子 自由电子自由电子、空穴空穴n空穴是能够运动的，运动方向空穴是能够运动的，运动方向与自由电子的运动方向相反。与自由电子的运动方向相反。n能够运载电荷的粒子称为能够运载电荷的粒子称为载载流子流子。空穴可看成是。空穴可看成是带正电带正电荷荷的粒子的粒子 。n复合复合空穴被自由电子填入，空穴被自由电子填入，电子电子-空穴对消失的现象。空穴对消失
7、的现象。.n热平衡状态热平衡状态在本征半导体中，本征激发产生在本征半导体中，本征激发产生的电子的电子-空穴对与复合的电子空穴对与复合的电子-空穴对数目相等时空穴对数目相等时的状态。的状态。n处于热平衡状态下的本处于热平衡状态下的本征半导体，其载流子的征半导体，其载流子的浓度是一定的，并且浓度是一定的，并且自自由电子的浓度和空穴由电子的浓度和空穴的浓度相等的浓度相等。.1.1.2 1.1.2 杂质半导体杂质半导体1.N1.N型半导体型半导体在本征半导体中，掺入微量的五价元素在本征半导体中，掺入微量的五价元素(如磷、砷等如磷、砷等)。u在在N N型半导体中，型半导体中，自由电自由电子为多数载流子子
8、为多数载流子（简称多（简称多子），空穴为少数载流子子），空穴为少数载流子（简称少子）。（简称少子）。u N-NegativeN-Negativeu 施主原子施主原子能释放出能释放出电子的杂质原子。电子的杂质原子。u整个半导体整个半导体呈电中性呈电中性。.1.1.2 1.1.2 杂质半导体杂质半导体1.N1.N型半导体型半导体在本征半导体中，掺入微量的五价元素。在本征半导体中，掺入微量的五价元素。电结构电结构.2 2、P P型半导体型半导体在本征半导体中，掺入微量的三价元素在本征半导体中，掺入微量的三价元素(如硼、如硼、铝等铝等)。uP P型半导体中，型半导体中，空穴为空穴为多子，自由电子为少子
9、多子，自由电子为少子。u PPositiveu受主原子受主原子起接受电起接受电子的作用的杂质原子。子的作用的杂质原子。u整个半导体整个半导体呈电中性呈电中性。.2 2、P P型半导体型半导体在本征半导体中，掺入微量的三价元素。在本征半导体中，掺入微量的三价元素。电结构电结构.1.1.2 1.1.2 杂质半导体杂质半导体 杂质半导体的杂质半导体的导电性能主要取决于多子浓度导电性能主要取决于多子浓度。多子浓度多子浓度主要由掺杂浓度决定主要由掺杂浓度决定，其值较大且稳定，其值较大且稳定，杂质半导体的导电性能得到显著改善。少子对杂质杂质半导体的导电性能得到显著改善。少子对杂质半导体的导电性能也有影响，
10、由于半导体的导电性能也有影响，由于少子是由本征少子是由本征激发产生的激发产生的，其大小随温度的升高和光照而增大，其大小随温度的升高和光照而增大，故故半导体器件的性能对温度、光照敏感半导体器件的性能对温度、光照敏感。.1.1.3 PN1.1.3 PN结及其单向导电性结及其单向导电性一、一、PNPN结的形成结的形成n扩散运动扩散运动由于存在浓度差引起的载流子从浓由于存在浓度差引起的载流子从浓度高区域向浓度低区域的运动。度高区域向浓度低区域的运动。P区区N N区区.一、一、PNPN结的形成结的形成 PNPN结结空间电荷区（又称耗尽层）。空间电荷区（又称耗尽层）。u内电场阻止多子的扩散运动内电场阻止多
11、子的扩散运动（故空间电荷区又称为（故空间电荷区又称为阻挡层阻挡层），），但但同时促使少数载流子产生漂移运动。同时促使少数载流子产生漂移运动。.一、一、PNPN结的形成结的形成u内建电位差内建电位差动态平衡时动态平衡时PNPN结两侧的电位差，结两侧的电位差，又称接触电位差，用又称接触电位差，用UB表示，表示，其大小与材料、掺其大小与材料、掺杂浓度和温度有关。杂浓度和温度有关。对称结对称结P P型区和型区和N N型型区的掺杂浓度相等时产区的掺杂浓度相等时产生的。生的。不对称结不对称结两边掺杂两边掺杂浓度不等时，产生的。浓度不等时，产生的。图图1.1.51.1.5有示。有示。.二、二、PNPN结的单
12、向导电性结的单向导电性1 1、PNPN结结正向偏置时正向偏置时（P P区接高电位，区接高电位，N N区接低电区接低电位，位，简称简称正偏正偏）正偏使空间电荷正偏使空间电荷区变窄，多子的区变窄，多子的扩散大于少子的扩散大于少子的漂移，形成正向漂移，形成正向电流，其数值较电流，其数值较大，大，PNPN结呈现低结呈现低阻导通状态阻导通状态。.二、二、PNPN结的单向导电性结的单向导电性 2 2、PNPN结反向偏置时结反向偏置时（P P区接低电位，区接低电位，N N区接高电区接高电位，简称位，简称反偏反偏）反偏使空间电荷区反偏使空间电荷区变宽，多子的扩散变宽，多子的扩散运动几乎停止，只运动几乎停止，只
13、有少子的漂移运动有少子的漂移运动形成反向电流，其形成反向电流，其数值很小。数值很小。PNPN结呈结呈现高阻截止状态现高阻截止状态。.在一定的温度下，当外在一定的温度下，当外加反向电压超过某个数加反向电压超过某个数值后，值后，反向电流将不反向电流将不再随着外加反向电压再随着外加反向电压的增加而增大，故又的增加而增大，故又称为称为反向饱和电流反向饱和电流(Reverse Saturation Current)，用用IS表示表示。二、二、PNPN结的单向导电性结的单向导电性 2 2、PNPN结反向偏置时结反向偏置时.U T 温度电压当量温度电压当量，常温情况下，常温情况下，U T 26mV。T/SUueIi 若若u U T，有：，有：若若u U T，有：有：SIi二、二、PNPN结的单向导电性结的单向导电性3 3、PNPN结的伏安方程结的伏安方程:指数规律变化指数规律变化 几乎不变几乎不变)1(T/SUueIi.讨论题讨论题补充题补充题：u有人说：有人说：“因为因为N N型半导体中的多子是型半导体中的多子是自由电子，所以它带负电。自由电子，所以它带负电。”这种说法这种说法对吗？为什么？对吗？为什么？P7:1.1.11.1.3.
