1.半导体性质

1.1本征半导体

半导体定义
将导电能力介于导体与绝缘体的物质
本征半导体定义
纯净的不含杂质的称为本征半导体
晶体存在不足以导电的载流子,半导体不能导电,如同绝缘体。
如果温度升高,少数价电子称为自由电子
在原来共价电的地方留下一个空位。

电子与空穴对是成对出现的,两个浓度相等。

1.2杂质半导体
N形半导体

在硅中加入少量的五价元素,原来的硅原子被5价元素给替换,就多出一个电子。
这个电子就成为了自由电子。
五价元素为p磷,他提供电子,所以为施主原子

p形半导体

在硅中加入少量的三价元素,原来的硅原子被3价元素给替换,就多出一个空穴。
空穴为电中性
由于电子与空穴的复合中不断移动,可以产生电流。
三价元素为B,三价的原子提供多余的空穴,接收电子,所以为受主原子。

2.PN结

2.PN结及其导电单向性

交界处大量电子与空穴会复合
p区一边失去空穴,n区一边失去电子,在中间形成了耗尽层。
形成后,会出现一个电场,从带正电的n区指向p区,
为内电场,会促进少子飘移,抑制多子飘移。
p区的电子往n区去,n区的空穴往p区去,称为漂移作用,与扩散作用相反。形成动态平衡。
故正向电压,即p到n为抵抗内电压,n到p加电压为增大内电压。
当反向过大,会反向击穿,

python 实现电路 瞬态计算_动态分析


二极管方程

IS反向饱和电压,UT为当前的温度

python 实现电路 瞬态计算_模拟电路_02


例题

python 实现电路 瞬态计算_三极管_03

3.三极管

3.1构成

反射区 杂质浓度很高 e

有大量电子,加电时候大量向c区跑

基区 杂质浓度低而且薄 b

有少量空穴,只拿够接收e区来的少量电子

集电区 无特殊要求 c

加上反向电流,吸收e区来的电子

python 实现电路 瞬态计算_python 实现电路 瞬态计算_04


python 实现电路 瞬态计算_模拟电路_05


有以下的式子

I(En) = I(Cn) +I(Bn)

I(C ) = I(Cn) + I(CBO)

I(B) = I(Bn) - IC(CBO)

α = I(E)/I(C ) = I(En)/ (I(Cn) + I(CBO))

I(CBO)相对很小,可以忽略

I(E) = I(C ) + I(B)

β = α/(α-1)

β = I©/I(B)

最重要的I(E) = I(C ) + I(B)

I(C ) = βI(B)

I(E)=(1+β)I(B)

python 实现电路 瞬态计算_动态分析_06


U(Ce)波形下面是平的为顶部失真,原因是放大输出的电压不可能超过提供电压的大小。(截至失真)

U(Ce)波形上面是平的为底部失真,原因是放大输出的电压不可能低于0V。(饱和失真)

python 实现电路 瞬态计算_模拟电路_07


改变以上的器件对结果的影响

增大R(B),会导致Q点靠近截至区

增大R(C),会导致Q点靠近饱和区

VCC增大,Q点会移向右上方(右边为跟容易饱和,上边为不容易截至)

β增大,特性曲线上移,Q点接近饱和区(更加容易饱和)。

等效电路

python 实现电路 瞬态计算_python 实现电路 瞬态计算_08


A(u)=U(0)/U(i)=β(Ib)*(R©//R(B))/i(b)r(BE)

输入电阻R(i) = R(b)//R(e)

输出电阻 R(0)=R©=U(0)/I(0)

R(be) = r(bb)+(1+β)

r(bb)=300欧

减小R(B)或增大VCC

动态分析

输入电阻

python 实现电路 瞬态计算_三极管_09

R(i) = R(B)//[r(be)+(1+β)R(e)]

输出电阻

R(0)=R(C)

python 实现电路 瞬态计算_三极管_10


python 实现电路 瞬态计算_动态分析_11