本章小结
电子电路中常用的半导体器件有二极管、稳压管、晶体管和场效应晶体管,制造这些半导体器件的主要材料有硅和锗等。半导体中存在两种载流子:自由电子和空穴。纯净的本征半导体导电性能很差,掺入杂质形成N型、P型杂质半导体后导电性能提高。把两种杂质半导体制作在同一个半导体中,两者交界处会形成PN结,这是制造各种半导体器件的基础。PN结在正向偏置时会导通形成大的正向电流,PN结在反向偏置时电流基本为零,这称为PN结的单向导电性。
由一个PN结构成半导体二极管,因为PN结的单向导电性,二极管是非线性器件。为了简化分析,根据不同的分析要求,选用不同的等效模型分析电路以获得近似结果。二极管可以构成限幅、整流和开关电路等。将交流电网电压通过整流、滤波、稳压等环节转换成恒定的直流电压。
晶体管分为NPN型和PNP型,其内部包含发射结和集电结两个PN结,引出发射极、基极和集电极三个极。晶体管是一种电流控制型器件当晶体管发射结正偏、集电结反偏时,可利用晶体管的电流控制作用实现信号放大。可以用输入、输出特性描述晶体管的特性,晶体管共射输出特性分为截止区、放大区和饱和区。晶体管直流电路的分析往往采用估算法,得到静态工作点的直流参数。晶体管电路只有静态工作点合适时,动态分析才有意义。
场效应晶体管也是一种具有PN结的有源半导体器件,它利用栅源之间的电场效应来控制漏极电流,是一种电压控制型器件。场效应晶体管的种类很多,常见的MOS场效应晶体管分为增强型和耗尽型以及N沟道和P沟道。场效应晶体管的主要特点是输入电阻高,易于大规模集成,近年来发展很快。场效应晶体管的伏安特性包括输出特性和转移特性。场效应晶体管有可变电阻区、恒流区和截止区。用于放大时,场效应晶体管工作在恒流区。场效应晶体管直流电路的分析跟晶体管直流电路类似,需要计算直流静态工作点。