模拟电路学习
三.二极管
1.概念
本征半导体：纯净的半导体
本征半导体的晶体结构示意图：
载流子：在导体或半导体中能够移动并携带电荷的粒子
本征激发：在半导体中，当温度升高时，热能可以使价带中的电子跃迁到导带，形成自由电子和空穴
复合：自由电子进入空穴，自由电子不再自由
杂质半导体：在本征半导体中掺入少量杂质元素
N型半导体：掺入磷
P型半导体：掺入硼
PN结：P型半导体与N型半导体之间形成的没有自由电子或空穴的区域(空间电荷区)
PN结分为对称结和不对称结
PN结的电流方程：
2.二极管的特性
正向有个死区，对锗是小于0.2-0.3V，对硅是小于0.6-0.7V
反向有个漏电电流
反向电压过高会产生雪崩击穿
齐纳击穿主要发生在低电压（通常小于5V）下，原理是当反向电压增大到一定值时，势垒区内就能建立起很强的电场，它能够直接将束缚在共价键中的价电子拉出来，使势垒区产生大量的电子一空穴对，形成较大的反向电流，产生击穿
根据反向击穿做稳压二极管
雪崩击穿和齐纳击穿其实都是可逆的，在发生击穿后升高的温度导致的二次击穿才是不可逆的
势垒电容：在积累空间电荷的势垒区，当PN结外加电压变化时，引起积累在势垒区的空间电荷的变化，即耗尽层的电荷量随外加电压而增多或减少，这种现象与电容器的充、放电过程相同。耗尽层宽窄变化所等效的电容称为势垒电容
扩散电容：加正向电压但不导通时，耗尽层两边会聚集电子和空穴，产生一个电容
二极管与PN结的区别：由于体电阻的存在，电流比PN结小；反向电流大一些
温度的影响：T↑，正向←，反向↓，根据温度可以做温度传感器
3.主要参数
IF：最大的整流电流，代表着在正常工作状态下可以通过的最大电流
UR：最大反向电压
IR：反向漏电电流
fM：最高工作频率，PN节上有节电容，频率上升时，容抗变小，小到一定程度时，电流不会通过PN节走，而是在节电容中走来走去
4.二极管的等效电路
等效电路：将非线性的元件用线性的元件表示出来
由伏安特性折线化得到的等效电路：
上述电路，Us>U1+Uon时，U0=U1+Uon，Us<=U1+Uon，二极管截止，U0=Us
所以U0的前半个波形就是高原
想让一个交流完整的通过二极管可以用一个直流电源来实现，这个交流可以很小
二极管的等效电阻：
四.三极管
1.双极晶体管
双极晶体管也就是三极管
三极管的结构：
内部载流子的运动：
- 发射结正偏，发射区的自由电子扩散到基区
- 基区的自由电子扩散到集电区，与空穴复合
示意图：
放大系数：
- 电流放大系数：β = ICN / IBN = IC / IB
- 交流电流放大系数：α = I / Ie
- β = α / 1 - α
三极管英文缩写：BJT
2.共射电路
BJT共射(共发射极)输入特性曲线：
横轴是UBE
特性曲线的意义：iB受UBE控制，UCE为次要因素
共射输出特性曲线：
物理意义：
①放大区：iC = β * iB
②截止区：双结反偏，ce断路
③饱和区：双结正偏，有个UCES：饱和电压，ce开关闭合，iCmax < β * iB
温度对输入特性的影响：
对输出特性的影响：
三极管的安全工作区间：
3.场效应管(FET)
分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管(MOS管)
MOS管应用较多
MOS管的结构：
g：栅极(控制极)，s：源极(载流子的源泉)，d：漏极，箭头指向PN结的方向
注意：N+与P之间的不是二氧化硅，是PN结
uGS > 0时，沟道出现，且电压越大电阻越小
UGSTH：开启电压
宽度表示电压差，左边的电压差是UGS，右边是UGS - UDS
预夹断：UGS - UDS = UGSTH，由于电子会在狭缝中高速通过，RDS电阻会增大，电流ID几乎不变，这里也是恒流区，这时电流只由UGS决定
MOS管的工作状态：
- UGS < UGSTH，MOS管截止
- UGS > UGSTH，且UDS没有过分大，MOS管进入可变电阻区
- UDS过分大后，经历预夹断进入恒流区，ID由UGS决定
4.结型场效应管
结型场效应管的结构：
注意：UDS不变的时候没有预夹断，是直接夹断
区别：结型场效应管的UGS不能大于0
优点：比栅型耐造
5.主要参数
直流参数：
- UGS(th)：门源阈值电压，即在该电压下，MOS管开始导通(栅型独有)
- UGS(off)：截止电压
- IDSS：漏极饱和电流，即当栅源电压为零时，漏极电流的最大值
- RGS(DC)：静态栅源电阻，大于1000兆欧(500兆欧绝缘)
交流参数：
- gm = ΔiD / ΔUGS：跨导(低频)：输入信号电压变化与输出电流变化之间的关系
- 极间电容：频率过高时电容导通会导致三极管失效
