模拟电路学习先从半导体开始。
半导体中含有两种载流子电子和空穴,载流子浓度计算公式为:
其中T:热力学温度
k:波尔兹曼常数
Eg:价电子摆脱共价键束缚成为自由电子所需的电离能
当温度为0k时即热力学0度(摄氏温度-273度) ni=pi=0 ,半导体中没有载流子半导体于是成了绝缘体
当T>k时,温度升高, ni,pi增大,导电能力增强。室温时载流子数目少,导电能力差
为了提高半导体的导电能力,在本征半导体中掺入元素
P型半导体:参入三价元素如硼:一个原子产生一个空穴和一个负离子
N型半导体:参入五价元素如磷:一个原子产生一个电子和一个正离子
1)什么是PN结
PN结两区的载流子存在浓度差,产生扩散运动形成空间电荷区建立内电场,形成的内电场会阻止多子扩散促使少子漂移,当多子扩散和少子漂移运动达到动态平衡时就形成了稳定的空间电荷区即PN结。
同时根据P区和N区掺杂浓度不同会形成对称式的PN结和非对称式的PN结
PN结加电压的方向如图所示分别为PN结正偏和反偏当
PN结正偏时:内电场减弱空间电荷区变窄PN结呈低阻
PN结反偏时:内电场增强空间电荷区变宽PN结呈高阻
2)PN结伏安特性
伏安特性方程为:
当T=300K时,
同时PN结也有电容效应分为扩散电容和势垒电容
二极管是PN结的经典应用之一
伏安特性曲线:
高频等效电路:
2)图解分析法:在非线性器件伏安特性曲线上作图分析
3)等效电路分析法:建立线性模型画出直流等效模型确定Q点坐标和交流等效模型计算交流指标
END
作者 | 小刚
排版 | 黑小姐
图片 | 河北师范大学模电PPT
参考资料 | 童诗白, 华成英. 《模拟电子技术基础(第五版)》