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本征半导体，即纯净且不含杂质的半导体，是半导体器件的基础。在众多材料中，硅（Si）和锗（Ge）因其独特的性质，被广泛用作本征半导体。但在常温环境下，由于热运动的缘故，部分价电子会获得足够的能量从而摆脱共价键的束缚，成为自由电子。同时，共价键上便会形成一个空位，被称为空穴。这一现象被称为本征激发。能够自由移动并参与导电活动的带电粒子被称为载流子。在本征半导体中，有两种载流子参与导电，即自由电子和空穴。此外，半导体材料还展现出热敏性、光敏性、压敏性、磁敏性以及掺杂性等独特性质。
2极杂质半导体N型半导体通过在纯净的半导体硅（或锗，此处以硅为例）中掺入微量的5价元素磷（P），我们得到了N型半导体，如图（a）所示。此时，半导体中的自由电子数量远大于空穴数量，因此它主要以电子导电为主，被称为N型半导体。由于电子带负电，所以这种半导体被称为N型。在N型半导体中，自由电子被视为多数载流子，而空穴则被视为少数载流子。同时，杂质离子则带有正电。2.P型半导体
通过在本征硅中掺入三价元素硼（B），我们得到了P型半导体，如图（b）所示。在此类半导体中，空穴的数量远超过自由电子，因此它主要依靠空穴进行导电，这种杂质型半导体被称为P型。由于空穴带有正电，所以这种半导体被称为P型。在P型半导体中，空穴被视为多数载流子，而自由电子则被视为少数载流子。同时，杂质离子带有负电。为便于理解，我们通常简化地描绘N型半导体，仅展示其中的正离子和数量相等的自由电子；而对于P型半导体，则仅描绘负离子和数量相等的空穴，如图（a）和（b）所示。
3极PN结的形成：当我们将本征半导体的一侧掺杂为P型，另一侧掺杂为N型时，这两者交界处便会自然形成一个PN结。这一结构是如何形成的呢？在将P型和N型半导体制作在一起后，由于两种半导体中电子和空穴的浓度差异，会产生一种扩散运动。具体而言，P区中的多数载流子——空穴，会向N区扩散；而N区中的多数载流子——自由电子，则会向P区扩散。这一扩散运动的结果，便是在两种半导体的交界面附近形成了一个无法移动的带电离子区域。在P区，这些带电离子形成了负离子区；在N区，则形成了正离子区。这些带电离子共同构成了一个薄薄的空间电荷区，这个区域内部产生的电场便是PN结。
4.PN结的单向导电性在PN结两端施加电压，这个过程被称为给PN结加偏置。如果P区的电位比N区高，那么这种状态被称为正向偏置；相反，如果N区的电位比P区高，则被称为反向偏置。而PN结最核心的特性就是其单向导电性。（）PN结正向偏置。当在PN结上施加正向偏置电压时，如图（a）所示，正向电流I会显著增加。由于PN结呈现较低的电阻，它进入导通状态。（2）PN结反向偏置。若在PN结上施加反向偏置电压，如图（b）所示，内电场会得到增强，这有利于少数载流子的漂移运动，而不利于多数载流子的扩散。尽管如此，由于少数载流子的浓度相对较低，反向电流IS通常非常小，一般处于微安级别。因此，在反向偏置状态下，我们可以认为PN结几乎不导电。
5极半导体二极管二极管，作为电子电路中的基础元件，其结构与符号具有重要意义。了解其结构特点，有助于我们更好地理解其工作原理和应用方式。同时，掌握其符号表示，也是我们进行电路分析和设计的基础。
6极二极管的伏安特性探讨二极管作为一种电子电路中的关键元件，其伏安特性是理解其工作原理和应用方式的重要基础。通过深入研究二极管的伏安特性，我们可以更清晰地把握其电流与电压之间的关系，从而为电路分析和设计提供有力支持。
正向特性当在二极管上施加正向电压时，会观察到正向电流的流动。在电压小于Uon时，二极管内的电流几乎为零，这个区域被称为死区。对于硅管，Uon大约为0.5V，而对于锗管，则为0.2V。一旦电压超过Uon，电流会随着电压的增加而迅速增大，呈现出二极管电阻急剧下降的特性。硅管的正向导通电压UD通常在0.6V至0.8V之间（常取值0.7V），而锗管的正向导通电压则在0.V至0.3V之间。这个正向导通电压也常被称作二极管的正向钳位电压。反向特性当二极管承受反向电压时，会形成由少数载流子（少子）构成的反向电流。随着反向电压的增大，反向电流会有轻微增加。但当反向电压达到某一特定值时，反向电流将趋于稳定，达到饱和状态，此时的反向电流被称为反向饱和电流，用IS表示。反向饱和电流越小，二极管的单向导电性越优异。当反向电压进一步增大至UBR时，在外部强电场的作用下，少子的数量会急剧上升，导致反向电流迅速增大。这一现象被称为反向击穿，而UBR则被定义为反向击穿电压。实验结果显示，随着温度的升高，正向特性曲线会向左移动，而反向特性曲线则会向下移动，如图（b）所示。7极二极管的主要参数包括：（）最大整流电流IF，即二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。使用时必须确保管子平均电流不超过此值，以防止二极管因过热而损坏。（2）最高反向工作电压UR，指工作时加在二极管两端的反向电压极限。为安全起见，通常将击穿电压UBR的一半设定为UR，以防止二极管被击穿。（3）反向电流IR，指在室温条件下，给二极管加上特定反向电压时流过的电流。IR值越小，二极管单向导电性越好。由于IR由少数载流子形成，因此受温度影响显著。（4）最高工作频率fM，二极管在高频下工作时受极间电容影响。fM主要取决于极间电容大小，电容越大，允许的最高工作频率越低。超过fM后，二极管将失去单向导电性。
此外，二极管还常用于限幅电路中。这种电路能在输入电压超出一定范围时保持输出电压稳定。图a展示了一个双向限幅电路的实例，图b则是其输入/输出电压传输特性曲线。限幅电路对于保护后续电路免受过大电压影响具有重要意义。检波电路是无线电技术中的关键环节。在信号的远距离输送过程中，低频信号（如声频信号）需要搭载到高频振荡信号上进行发射。这个低频信号被称为调制信号，而高频振荡信号则被称作载波。经过调制，受低频信号控制的高频振荡被称为已调波，这个过程本身则被称为调制。
在接收端，接收机天线接收到已调波信号后，需要经过放大和还原，才能得到原始的低频信号。这个还原过程被称为解调或检波。图a展示了一个典型的已调波信号，而图b则描绘了一个由二极管组成的检波电路。在这个电路中，VD二极管负责检波，通常选用点接触型，其单向导电性使得负半波被截断，如图c所示。负载电容C用于滤除检波后的高频成分，而RL负载则用于获取所需的低频信号。最终，在RL两端得到的输出电压就是原始的低频信号，如图d所示。
8极二极管“续流”保护电路的设计与实现：二极管在检波电路中扮演着重要的角色，其单向导电性使得负半波被有效截断，从而实现对已调波信号的解调。然而，在实际应用中，为了确保二极管的稳定工作，我们还需要考虑“续流”保护电路的设计。这种保护电路能够有效地防止二极管在反向恢复时产生的过电压和过电流，从而确保其安全、可靠地工作。接下来，我们将深入探讨二极管“续流”保护电路的设计原理与实现方法。二极管在电路中不仅作为检波器件使用，还可以作为保护器件来应用。以图为例，当开关S闭合时，直流电压源Us向大电感L提供电流，此时二极管VD由于反偏而处于截止状态，电感中的电流全部由开关S提供。然而，当开关S断开时，电感中的电流会迅速下降至零，导致电感两端产生一个巨大的负瞬时电压。若此时没有其他通路供电流通过，这个瞬态电压可能会在开关两端引发电弧，从而损坏开关。为了避免这种情况的发生，我们可以在电路中加入如图所示的二极管。这个二极管为电感的放电提供了一个通路，从而将uL的负峰值限制在二极管的正向压降范围内。这样一来，开关两端的电弧就被有效消除，同时电感中的电流也能平稳地减少。在开关电路中，二极管通常被简化为理想模型，即导通时视为零电压，截止时视为无穷大电阻。图（a）展示了一个逻辑运算电路，其中只要有一路输入为低电平，输出便为低电平；只有当所有输入均为高电平时，输出才为高电平，这被称为与逻辑运算。相比之下，图（b）中的电路只要有一路输入为高电平，输出即为高电平；仅当所有输入均为低电平时，输出才为低电平，这被称为或逻辑运算。
此外，当二极管工作在反向击穿区时，其展现出一种特殊的“稳压”特性。在此区域内，反向电流的微小变化仅会导致管子两端电压的较小变化。这种特性使得二极管可以被制成稳压二极管，简称稳压管。需要注意的是，在使用稳压管时，通常需要在电路中串联一个限流电阻来确保其稳定工作。在使用稳压管组成稳压电路时，需注意几个关键问题。首先，稳压二极管需在反向击穿状态下工作，即电源正极应接二极管的阴极，负极接阳极。其次，稳压管应与负载并联，以确保输出电压的稳定性，因稳压管两端电压变化量甚微。最后，必须为稳压管串联一个限流电阻，以限制流过稳压管的电流在IZmin和IZM之间，从而确保其良好的稳压特性。
接下来介绍发光二极管。发光二极管，简称LED，是一种能将电能高效转化为光能的半导体器件。其核心结构为PN结，采用砷化镓、磷化镓等特种半导体材料制成。尽管其伏安特性类似于普通二极管，但因材料独特，正向导通电压相对较高，约为V～2V。当电流通过时，LED便会发出明亮的光芒。
LED具有诸多优点，如低工作电压、小工作电流（0mA～30mA）、发光均匀稳定以及快速响应等。因此，它被广泛应用于各种显示器件中，如指示灯、七段显示器以及矩阵显示器等。此外，LED还发出红、黄、绿等多种可见光，甚至包括红外发光二极管等不可见光。光电二极管，又称光敏二极管，是一种能够将光信号高效转换为电信号的半导体器件。其核心构造依旧是PN结，但特别之处在于其管壳上设有窗口，允许光线直接照射至PN结上。在反偏状态下工作，光电二极管展现出独特的光电特性：无光照时，其反向电流微弱，被称为暗电流；而一旦受到光照，反向电流会随着光照强度的增强而显著增加，这部分电流被称为光电流。正因如此，光电二极管与发光二极管得以协同工作，构建出红外线遥控电路等应用。图示（b）即光电二极管的电路符号。
9极变容二极管：变容二极管是利用PN结的势垒电容随外加反向电压变化的特性来制成的。在反偏状态下工作，这种二极管的结电容值会随着外加电压的改变而发生变化，从而使其具有可变电容的特性。图（c）展示了变容二极管的电路符号。
0极三极管的结构与外观概述：对照上图，我们可以清晰地看到三极管的内部结构，它包含三个区域：基区位于中间，而两侧则是发射区和集电区。从这三个区域分别引出一个电极，依次被命名为基极b、发射极e和集电极c，从而确立了三极管作为三端器件的身份。此外，三极管内部还构成了两个关键的PN结：基区与集电区之间的称为集电结，而基区与发射区之间的则被称为发射结。这些内部结构特点对于确保三极管能够发挥其放大电流的功能至关重要。①发射区的掺杂浓度显著高于集电区，这是为了增强发射效应，提高三极管的放大能力；②基区设计得相当薄，通常其厚度仅为微米至几微米，这样有助于提高三极管的频率响应特性；③集电结的面积被设计得大于发射结，这是为了在三极管工作时，能够有效地收集并传输来自发射区的电子，确保电流放大的顺利进行。三极管的电流放大原理可概括为以下几点：首先，当发射结和集电结都处于反偏状态时，三极管将停止工作，即处于截止状态。其次，当发射结被正偏而集电结仍保持反偏时，三极管将进入放大状态。最后，如果发射结和集电结都处于正偏状态，三极管则会进入饱和状态。在放大状态下，三极管能够有效地把输入的小电流放大成输出端的大电流。
三极管内部载流子的运动在上述电路中，当电源电压VCC高于VBB，且各电阻值选择得当时，三极管将处于放大状态，其发射结正偏而集电结反偏。在这一状态下，三极管内部会发生以下载流子运动：（）发射区会向基区注入电子，从而形成发射极电流IE。（2）这些注入的电子在基区内扩散并与空穴复合，进而产生基极电流IB。（3）集电区则负责收集这些电子，并形成集电极电流IC。
值得注意的是，集电区的少子（空穴）在结电场的作用下会形成漂移电流，也即反向饱和电流ICBO。尽管ICBO的数值相对较小，通常可以忽略不计，但其对温度的敏感性较高，因此会对三极管的性能产生显著影响。2.各电极电流之间的联系在共射放大电路中，三个电极电流的相互关系如下所述：
发射极电流IE是最大的，其流动方向是离开三极管。集电极电流IC次之，其流动方向是进入三极管。基极电流IB是最小的，其流动方向与集电极电流相同，也是进入三极管，并且满足IC≈βIB的关系。这些电流之间的关系是三极管共射放大电路的核心特性，对于理解三极管的放大作用以及电路性能至关重要。对于由PNP型三极管构成的共射放大电路，其工作原理与NPN型三极管相似，但存在以下两个主要差异：
（）电流方向相反：在PNP型三极管中，电流从发射极流入，而从基极和集电极流出。值得注意的是，无论是NPN型还是PNP型三极管，其三个电极的电流方向都遵循一个规律：基极和集电极的电流方向总是保持一致，要么两者都流入三极管，要么都流出；同时，这两个方向的电流都与发射极的电流方向相反。
（2）电源极性相反：在PNP型三极管构成的放大电路中，发射极电位VE是最高点，基极电位VB次之，而集电极电位VC则是最低点。这与NPN型三极管电路中外加电源的极性正好相反。
极三极管的伏安特性解析：三极管作为一种重要的电子元件，其伏安特性对于理解其工作原理和性能至关重要。伏安特性描述了电流与电压之间的关系，通过分析这种关系，我们可以深入了解三极管在不同工作条件下的表现。通过观察三极管的输出特性曲线，我们可以清晰地看到它具有三个不同的工作区域：
2极三极管的型号及判别方法：三极管的型号通常由五部分组成，例如3AX3A、3DG0B、3CG4G等。以3DG0B为例，我们可以解析其各部分的含义。①数字部分代表电极数，其中3即代表三极管。②字母组合，揭示三极管的材料与类型。例如，A代表PNP型锗管，B代表NPN型锗管，以此类推，C为PNP型硅管，D为NPN型硅管。
③字母同样用于标示三极管的功能。例如，G表示高频小功率管，X代表低频小功率管，而A则为高频大功率管，D为低频大功率管。此外，K表示开关管等特殊功能。
④数字序列，用于区分三极管的序号，便于识别和管理。
⑤字母组合，进一步标明三极管的规格号，提供详细的性能参数。
接下来，我们介绍如何用万用表来判别三极管的管型和管脚：
①基极的判别。由于基极与集电极、发射极的PN结方向一致，因此确定基极是首要步骤。具体操作时，将万用表置于R×k挡并调零，然后分别用黑（红）表笔接触三极管的某一电极，同时用红（黑）表笔接触另外两个电极中的任意一个，通过反复测试找到两个电阻值都很小的情况，此时所接触的电极即为基极。根据表笔颜色与基极的对应关系，可进一步确定该三极管是NPN型还是PNP型。②集电极与发射极的判别。在确定基极后，将万用表欧姆挡调至R×k挡并调零。接着，用黑、红表笔分别接触除基极外的另外两个电极，测得一个阻值。随后，将黑、红表笔对调，再次测得一个阻值，并比较这两个阻值的大小。通过综合分析，对于NPN型三极管，阻值略小那次测量的黑表笔所接电极为集电极，另一电极为发射极；而对于PNP型三极管，需在基极与黑表笔间接入一个00Ω的电阻后进行测量。同样地，在阻值略小那次测量中，红表笔所接电极为集电极，另一电极为发射极。4.场效应管结型场效应管的结构特点：在N型半导体两侧，通过扩散法或其他工艺，形成了两个高浓度的P型区域，以P+表示，并将它们相连结，从而引出一个电极，称为栅极G。接着，在N型半导体的两端各引出一个电极，分别命名为源极S和漏极D。这样，两个P+区与N型半导体之间便构成了两个PN结，而PN结中间的N型区域则被称作导电沟道。值得注意的是，N沟道JFET的电路符号中，箭头方向指示了栅结（即PN结）的指向，从P指向N。相反，P沟道JFET的栅结方向则与N沟道相反。因此，通过箭头方向，我们可以轻易地判断出管子是N沟道还是P沟道。工作原理：通过调整JFET的栅极和源极之间的电压uGS，我们可以控制导电沟道的宽度，进而调节通过漏极和源极的电流iD。在实际应用中，JFET通常采用共源接法，以源极为公共端。
在图中，VDD代表正电源，确保D、S间的电压足够高，而VGG则是负电源。当VGG为0时，uGS也为0，此时漏极与源极之间存在导电沟道，允许漏极电流iD流动。
随着VGG的逐渐增大，uGS会相应减小，导致导电沟道变窄，沟道电阻增加，从而使电流iD减小。当VGG增加到某个特定值时，两个PN结的耗尽层将相遇并夹断导电沟道，此时iD为0，这个栅-源电压被称为夹断电压UGS(off)。
由此可见，漏极电流iD受输入电压uGS的控制，因此场效应管被归类为电压控制型元件。此外，由于栅极是由两个反向偏置的PN结组成，其电流几乎为零，使得JFET的输入电阻非常高，可达06Ω～09Ω。在实际使用时，结型管的漏极D和源极S是可以互换的。绝缘栅场效应管：N沟道增强型MOS管：图（a）展示了N沟道增强型MOS管的结构。该结构以P型硅片为衬底，其掺杂浓度较低，上面扩散出两个高掺杂的N型区域。随后，在半导体表面覆盖一层薄薄的二氧化硅绝缘层。从这两个N型区域及其之间的二氧化硅表面引出三个铝电极，分别是源极S、漏极D和栅极G。由于栅极与衬底之间完全绝缘，因此这种场效应管被称为绝缘栅型。通常，衬底B也有引极，并在管子内部与源极相连。
图（b）则描绘了N沟道增强型MOS管的电路符号。工作原理：MOS管通常采用共源接法进行工作。与JFET不同，JFET通过调节uGS来控制PN结耗尽层的宽度，进而改变导电沟道的宽度，从而实现对漏极电流iD的控制。而MOS管则是通过调节uGS来控制“感应电荷”的数量，这些“感应电荷”会形成导电沟道，进而改变其状态，最终实现对漏极电流iD的控制。当uGS=0时，若漏源间已存在导电沟道，则该MOS管被称为耗尽型；若不存在导电沟道，则被称为增强型。
