摘要
本本总结半导体的导电原理,以及二极管三极管的特性。
目录
半导体
二极管
三极管
内容
半导体
半导体(Semiconductor)是一种电阻率介于导体(Conductor)和绝缘体(Insulator)之间的材料,基本是IV族元素。
硅晶格(Silicon Lattice)
因为所有电子都束缚在共价键中,顾硅的导电性很弱。现在加入第V族元素As,掺杂原子就有一个额外的电子不受共价键束缚,该电子在晶格中自由移动,由于电子定义为负(Negative),所以该种半导体称为n型半导体。
如果参入III族元素,就会产生空穴,如下所示:
因为掺杂浓度的变化,硅的导电性相差几个数量级,所以称硅为半导体。
二极管
二极管的构成原理
n型硅和p型硅之间连接便形成二极管(diode),如图所示:
正极(anode)简写为A,负极(Cathode,ˈkæθəʊd)简写为K。
二极管的电流特性
只允许电流单向流经,如下图multisim模拟所示:
在左边的电路中,电流表出现读数0.011A,此时我们称二极管获得正向偏置(Forward bias),有正向电流(Forward current)通过,而右边电路几乎没有电路形成,此时称二极管为反向偏置(Reverse bias)。
三极管
三极管(Transistor),是一种用于放大或开关电信号的半导体器件,如下所示:
有三个引脚,Q1、Q2代表集电极(Collector),中间没有标号的为基极(Base),最下面的是发射极(Emitter),而根据内部结构的不同分为NPN型和PNP型。
三极管的直流放大特性
如图所示,在Transistor BC547A的base和emitter加上电压0.7v使得该transistor逻辑闭合,产生U2测出的电流,我们可以说:
1. transistor有电流增益效应。
2. transistor有逻辑开关效应。
三极管的直流增益
直流增益(dc current gain)
上图U1所测电流Ib 和U2所测电流Ic的比值定义为transistor Q1的直流增益hFE,hFE = Ic / Ib,这里FE分别代表Forward current和Emiiter。
三极管的电流关系式
根据电荷守恒定律和电流的定义可知Iemitter = Ibase + Icollector。
参考文献
[1]《数字设计和计算机体系结构》,第二版,ISBN 978-7-111-53451-8
[2]《电子设计从零开始》,第二版,ISBN 978-7-302-23157-8