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第1章 本章小结

刘宝玲 主编,张静、张艳、安维胜、徐惠民 编著高等教育出版社《电子电路基础(第2版)》大学本科 · 教材双语助读 (Alt+Y)

(1)在本征半导体中,本征激发产生两种载流子——自由电子和空穴,它们总是成对出现的;常温下,这两种载流子的浓度比较低,导电能力较差,并且不易控制。

在本征半导体中掺入五价或者三价元素杂质,构成两种杂质半导体——N型半导体、P型半导体,其导电性能主要由多子决定。多子主要由掺杂产生,浓度很大并且基本不受温度影响,因此杂质半导体的导电性能比较好。杂质半导体中的少子由本征激发产生,其浓度随着温度的升高而增加,导致杂质半导体的导电性能受温度的影响比较大。

半导体中存在两种载流子有序的运动——漂移运动、扩散运动,漂移运动因电位差而产生,扩散运动因浓度差而产生;这两种运动产生两种电流——漂移电流、扩散电流。

(2)将两种不同性质的杂质半导体制作在同一个硅片(或锗片)上,在其交界面处,漂移运动与扩散运动达到动态平衡,形成PN结,它是构成各种半导体器件的基础,其主要特性是单向导电性。即PN结在正偏时导通,产生很大的正向扩散电流,呈现很小的结电阻,电压与电流为指数关系;反偏时截止,产生很小的反向漂移电流,呈现很大的结电阻。

(3)把PN结封装并引出电极后就构成二极管,其主要特性是单向导电性,还具有反向击穿特性、温度特性和电容效应。 I_(F), V_(R), I_(R), f_(M) 是二极管的主要参数。为安全起见,二极管使用时要串联限流电阻。

特殊二极管同样具有单向导电性。利用 PN 结击穿时的特性可以制成稳压二极管,使用时必须给二极管加足够大的反偏电压,使稳压管工作于反向击穿区,另外还要注意稳压电路限流电阻的选取;利用 PN 结的电容效应(其结电容随反向电压的增大而减小)可以制成变容二极管,使用时要让二极管工作在反偏状态。肖特基二极管的内部是一个金属半导体结,它有两个特点:一是导通电压低,约为 0.4 V;二是工作速度快,适用于高频高速电路。利用发光材料可以制成发光二极管,使用时应加正偏电压;利用 PN 结的光敏性可以制成光电二极管,使用时应加反偏电压,使其工作在截止状态。

(4)由于二极管是非线性器件,所以通常采用二极管的简化模型来分析设计二极管电路。当分析直流电路或大信号情况时,应采用理想模型或者恒压降模型。具体而言,当电源电压远大于 Vₒn 时,采用理想模型较为简便;当电源电压较低时,采用恒压降模型较为合理。对于既有直流电源又有微小信号源的电路,一般先利用恒压降模型进行静态分析,求出静态工作点,再求出小信号模型参数 r_(d) ,然后利用小信号模型对电路进行动态分析,最后再根据题目要求对静态和动态的分析结果进行综合。数学模型主要在计算机仿真模型中使用。

(5)计算机仿真技术是进行电路分析设计的有效辅助手段,目前已经广泛应用于电路的分析设计。二极管的 SPICE 模型与实际器件特性比较一致,仿真结果精度较高。

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