常用的半导体器件
电子技术基础
例2 . 已知 Uab=1.5 V，Ubc=1.5 V。求 Ua；Ub；Uc；Uac
a
(1) 以a点为参考点，Ua=0
Uab= Ua–Ub Ub = Ua –Uab= –1.5 V
1.5 V Ubc= Ub–Uc Uc = Ub –Ubc= –1.5–1.5= –3 V b
（后面详细介绍）
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（3） 绝缘体
绝缘体的最外层电子数一般为6~8个，且距原子核较 近，因此受原子核的束缚力较强而不易挣脱其束缚。
常温下绝缘体内部几乎不存在自由电子，因此导电能 力极差或不导电。
常用的绝缘体材料有橡胶、云母、陶瓷等。
＋
原子核
绝缘体的特点：
内部几乎没有自由电子， 因此不导电。
沿任一回路，所有支路电压的代数和恒等于零。即
例:
u(t ) 0
a
R2 I2
+
b
U_S1 f 绕行方向 R1
R3 I3
I1
I4
c
e_ US4+ d R4
首先考虑选定一个绕行方向:顺 时针或逆时针。
若选顺时针方向绕行时:
uab+ubc-udc-ued -ufe-uaf=0
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+ U_S1 f 绕行方向
R1
I1
I4
e_ US4+ d R4
b
udc= –R4I4 ued= –US4
ufe=R1I1
uaf=US1
R3 I3
代入左式： uab+ubc-udc-ued-ufe-uaf=0
cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
得：
–R1I1–US1+R2I2–R3I3+R4I4+US4=0
–R1I1+R2I2–R3I3+R4I4=US1–US4
Uac= Ua–Uc = 0 –(–3)=3 V
1.5 V (2) 以b点为参考点，Ub=0
c
Uab= Ua–Ub Ua = Ub +Uab= 1.5 V
Ubc= Ub–Uc Uc = Ub –Ubc= –1.5 V
Uac= Ua–Uc = 1.5 –(–1.5) = 3 V 结论：电路中电位参考点可任意选择；当选择不同的电位
＋
原子核
导体的特点：
内部含有大量的自由电子
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（2） 半导体
半导体的最外层电子数一般为4个，在常温下存在的自 由电子数介于导体和绝缘体之间，因而在常温下半导体的 导电能力也是介于导体和绝缘体之间。
常用的半导体材料有硅、锗、硒等。
＋
原子核
半导体的特点：
虽然导电性能介于导体 和绝缘体之间，但是具有 其独特的性能。
＋4
＋4
＋4 成为自由电子。
由于热激发而在晶体中出现电子空穴对的现象称为本征激发。
本征激发的结果，造成了半导体内部自由电子载流子运动的产 生，由此本征半导体的电中性被破坏，使失掉电子的原子变成带 正电荷的离子。
由于共价键是定域的，这些带正电的离子不会移动，即不能参 与导电，成为晶体中固定不动的带正电离子。
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受光照或温度
＋4
＋4
＋4
此时整个晶 体带电吗？
上升影响，共
为什么？
价键中其它一
些价电子直接
跳进空穴，使
＋4
＋4
＋4
失电子的原子
重新恢复电中
性。
＋4
＋4
＋4
价电子填补空穴的现象称为复合。
参与复合的价电子又会留下一个新的空位，而这个新的 空穴仍会被邻近共价键中跳出来的价电子填补上，这种价 电子填补空穴的复合运动使本征半导体中又形成一种不同 于本征激发下的电荷迁移，为区别于本征激发下自由电子 载流子的运动，我们把价电子填补空穴的复合运动称为空 穴载流子运动。
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电子技术基础 一、几个名词：(定义) 1.支路：电路中通过同一电流的每个分支，称为一条支路。 (
电路中的支路数用b来表示)
2.结点: 三条或三条以上支路的连接点称为结点 (结点数用n 来表示 )。
3.路径：两结点间的一条通路。路径由支路构成。
4.回路：由支路组成的闭合路径(回路数用 l 来表示) 。 a
电子技术基础 本征半导体——纯净的、不含其他杂质的半导体。
＋4
＋4
晶格结构
＋4
＋4
＋4
＋4
实际上半导体的 晶格结构是三维 的。
＋4
＋4
＋4
共价键结构
本征半导体原子核最外层的价电子都是4个，称为四价元 素，它们排列成非常整齐的晶格结构。在本征半导体的晶格 结构中，每一个原子均与相邻的四个原子结合，即与相邻四 个原子的价电子两两组成电子对，构成共价键结构。
a
R2 I2
+
b
U_S1 f 绕行方向 R1
R3 I3
I1
I4
c
e_ US4+ d R4
uab+ubc-udc-ued -ufe-uaf=0
证明：
uab+ubc-udc-ued -ufe-uaf = (Ua–Ub)+ (Ub – Uc) – (Ud–Uc) –
(Ue – Ud) – (Uf – Ue) – (Ua – Uf) =0
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（1） 导体
导体的最外层电子数通常是1~3个，且距原子核较远， 因此受原子核的束缚力较小。由于温度升高、振动等外界 的影响，导体的最外层电子就会获得一定能量，从而挣脱 原子核的束缚而游离到空间成为自由电子。因此，导体在 常温下存在大量的自由电子，具有良好的导电能力。常用 的导电材料有银、铜、铝、金等。
注意列写KCL方程时，各支路电流的方向采用的是参考方向。
注意电流正负符号:
(1)电流实际方向和参考方向之间关系； (2)流入 、流出结点。
KCL可推广到一个封闭面：
i1+i2+i3=0
(其中必有负的电流) i1
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电子技术基础 三、基尔霍夫电压定律(KVL)：在集总参数电路中，任何时刻，
+
+
uS1 _ 1
uS2 _
2
R3
3
b=3 n=2
R1
R2
l=3
b
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二、基尔霍夫电流定律 (KCL)：在集总参数电路中，任何时刻
，对任一结点，所有流出(流入)结点的各支路电流的代数
和恒等于零。即
i(t) 0
例:
i1
i2
•
i4 i3
令流出为“+”(支路电流背离结点) –i1+i2–i3+i4=0
WAB=WBA，此时可等效视为电场力做了负功–WAB，则B到
A的电压为
UBA

WAB q
U AB
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电子技术基础 （3）电位：电路中为分析的方便，常在电路中选某一点 为参考点，把任一点到参考点的电压称为该点的电位。
参考点的电位一般选为零，所以，参考点也称为零电位 点。
电位用U表示，单位与电压相同，也是V(伏)。
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从共价键晶格结 构来看，每个原
＋4
＋＋4
＋4 在游离走的价电子原 位上留下一个不能移
子外层都具有8个
动的空位，叫空穴。
价电子。但价电
子是相邻原子共 用，所以稳定性
＋＋4
＋4
并不能象绝缘体
那样好。
＋4
受光照或温度上升
影响，共价键中价电
子的热运动加剧，一
些价电子会挣脱原子
核的束缚游离到空间
参考时，电路中各点电位均不同，但任意两点间电
压保持不变。
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3. 基尔霍夫定律
基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律
(Kirchhoff’s Current Law—KCL )和基尔霍夫 电压定律(Kirchhoff’s Voltage Law—KVL )。
它反映了电路中所有支路电流和电压的约束关系，是 分析集总参数电路的基本定律。基尔霍夫定律与元件 特性构成了电路分析的基础。
电子技术基础 主编 姜桥
电子技术基础
第1章 常用的半导体器件 第2章 基本单管放大电路 第3章 多级放大电路 第4章 负反馈放大电路 第5章 集成运算放大器的应用 第6章 直流稳压电源 第7章 逻辑代数与逻辑门电路 第8章 组合逻辑电路 第9章 集成触发器 第10章 时序逻辑电路 第11章 大规模集成电路
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3. 本征半导体
最常用的半导体为硅(Si)和锗(Ge)。它们的共同特征是四价 元素，即每个原子最外层电子数为4个。
+
+
Si(硅原子)
Ge(锗原子)
Si
Ge
+4
+4
因为原子呈电中性，所 以简化模型图中的原子 核只用带圈的+4符号表 示即可。
硅原子和锗原子的简化模型图
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电子技术基础 低频信号发生器的内部结构
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电子技术基础 二、电路模型 (circuit model) 1. 理想电路元件：根据实际电路元件所具备的电磁性质来设
想的具有某种单一电磁性质的元件，其u，i关系可用简单 的数学式子严格表示。 几种基本的电路元件： 电阻元件：表示消耗电能的元件。 电感元件：表示各种电感线圈产生磁场，储存磁场能的元件。 电容元件：表示各种电容器产生电场，储存电场能的元件。 电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件。