電子器件與電路

內容提要

這本精心製作的教材以積體電路的套用作為講解的重點，其中包括模擬數字積體電路設計的覆蓋範圍、運算放大器理論和套用以及專門的電子器件與電路。本書還介紹了Electronics Workbench Multisim軟體，利用其對電路進行分析。同時還介紹了本書所涉及的電子器件理論的相關知識。

本書可作為高等學校電子、通信類及相關專業本科生的教材，也可供從事電子技術工作的工程技術人員參考。

圖書目錄

第1章緒論

1-1 電子學的學習

1-2 電子學簡史

1-3 計算機的用途

1-4 電路分析與電路設計

第2章 pn結

2-1 簡介

PN結（PN junction）。採用不同的摻雜工藝，通過擴散作用，將P型半導體與N型半導體製作在同一塊半導體（通常是矽或鍺）基片上，在它們的交界面就形成空間電荷區稱PN結。PN結具有單嚮導電性。P是positive的縮寫，N是negative的縮寫，表明正荷子與負荷子起作用的特點。一塊單晶半導體中，一部分摻有受主雜質是P型半導體，另一部分摻有施主雜質是N型半導體時，P 型半導體和N型半導體的交界面附近的過渡區稱為PN結。PN結有同質結和異質結兩種。用同一種半導體材料製成的 PN 結叫同質結，由禁頻寬度不同的兩種半導體材料製成的PN結叫異質結。

2-2 pn結的形成過程

（PN junction）

製造PN結的方法有合金法、擴散法、離子注入法和外延生長法等。製造異質結通常採用外延生長法。

P型半導體（P指positive，帶正電的）：由單晶矽通過特殊工藝摻入少量的三價元素組成，會在半導體內部形成帶正電的空穴；

N型半導體（N指negative，帶負電的）：由單晶矽通過特殊工藝摻入少量的五價元素組成，會在半導體內部形成帶負電的自由電子。

在P型半導體中有許多帶正電荷的空穴和帶負電荷的電離雜質。在電場的作用下，空穴是可以移動的，而電離雜質（離子）是固定不動的。N 型半導體中有許多可動的負電子和固定的正離子。當P型和N型半導體接觸時，在界面附近空穴從P型半導體向N型半導體擴散，電子從N型半導體向P型半導體擴散。空穴和電子相遇而複合，載流子消失。因此在界面附近的結區中有一段距離缺少載流子，卻有分布在空間的帶電的固定離子，稱為空間電荷區。P 型半導體一邊的空間電荷是負離子，N 型半導體一邊的空間電荷是正離子。正負離子在界面附近產生電場，這電場阻止載流子進一步擴散，達到平衡。

在PN結上外加一電壓，如果P型一邊接正極，N型一邊接負極，電流便從P型一邊流向N型一邊，空穴和電子都向界面運動，使空間電荷區變窄，電流可以順利通過。如果N型一邊接外加電壓的正極，P型一邊接負極，則空穴和電子都向遠離界面的方向運動，使空間電荷區變寬，電流不能流過。這就是PN結的單嚮導電性。

PN結加反向電壓時，空間電荷區變寬，區中電場增強。反向電壓增大到一定程度時，反向電流將突然增大。如果外電路不能限制電流，則電流會大到將PN結燒毀。反向電流突然增大時的電壓稱擊穿電壓。基本的擊穿機構有兩種，即隧道擊穿（也叫齊納擊穿）和雪崩擊穿，前者擊穿電壓小於6V，有負的溫度係數，後者擊穿電壓大於6V，有正的溫度係數。PN結加反向電壓時，空間電荷區中的正負電荷構成一個電容性的器件。它的電容量隨外加電壓改變。

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