《模拟电子技术》半导体原理部分笔记

绪论

1. 有的人把三极管的出现作为电子技术工业革命的开始标志
2. 学习架构：半导体器件（二极管、三极管、场效应晶体管）、基于上述管的放大电路、集成运算放大器、放大电路的频率响应

第一章 常用半导体器件

1. 什么是半导体？导电能力介于绝缘体和导体之间的材料。
2. 什么是本征半导体？是一种纯净的半导体，具有晶体结构的半导体。
   
3. 本征半导体中的载流子是什么？热运动导致本征激发，使得产生自由电子的同时，共价键之间就会产生空穴。在施加电压时，就会导致共价键之间的电子产生相对运动。因此，本征半导体中，自由电子和空穴都是载流子。
4. 复合：自由电子填补到空穴的行为，称为复合，与本征激发互为逆过程。
5. 本征半导体载流子的浓度和什么相关？本征激发的速度和温度相关；自由电子浓度变大将导致复合速度变慢。当温度达到一定阈值，复合和本征激发动态平衡。
6. 杂质半导体：在纯净的本征半导体里面掺杂少量的杂质元素。
7. N型半导体：参入磷，将会取代一些+4价的原子，因为磷是+5价，所以会多一个自由电子出来，导致自由电子浓度升高。
   多子：自由电子是多数载流子，因此叫多子，受温度影响不大
   少子：空穴是少数载流子，因此叫少子，受温度影响大
   为什么叫N型？因为N型半导体中载流子大多数是自由电子，自由电子是带负电，所以叫N型半导体。
8. P型半导体：参入硼，硼+3价，会让空穴变多，导致空穴成为多数载流子。
9. PN结：当把P型半导体和N型半导体放在一起，如下图。在扩散运动的驱使下，会形成图b这样的分布。空间电荷区也可以叫阻挡层，当然了，也叫PN结。左右两边的空间电荷区长度相同，叫对称结；长度不相同，叫不对称结。
   
10. PN结的单向导电性：外加正向电压，这个电压逐渐增大，刚开始不会产生电流，但是到大一定阈值之后，电流与电压的关系成指数关系。因此，我们要控制电压，防止电流过大，导致烧坏PN结；加反向电压，更不导电，截止。
11. PN结的电流方程：
    一般来说，PN结的导通电压，Ge管是0.2-0.3v，Si管是0.6-0.7v。
12. 二极管的主要参数：
    I_F：二极管工作时能够通过的功率电流值
    U_R：最高反向电压
    I_R：反向击穿时的电流
    f_M：最高工作频率
13. 二极管的等效电路（非线性元件使用线性元件表示）：
    
    整流电路：
    
    限伏电路：
    
14. 二极管的反向特性，常用于稳压二极管。稳压二极管在温度升高时会出现击穿现象，而且不可逆。根据掺杂不同比例元素，调节电压稳定值。在反向击穿前，二极管电压变化很小。有个重要的参数，温度系数α，表示温度每变一度，稳定电压的变化量。
15. 双极晶体管BJT：即三极管，因为他有三个电极。示意图如下：
    
    发射区和集电区，看似对称，但是功能不同。发射区要发射载流子，掺杂浓度高，集电区要收集载流子，掺杂浓度不高但是面积大，就像图a所示（注意区之间的比例）。
    作用：放大电流。相当于是一个控制元件，控制电源的能量。
16. 基本共射放大电路：I_c是放大电流，I_b和I_c成比例。
    
    原理如下图：
    发射区的自由电子向基区扩散，基区的空穴向集电区扩散，会产生两个电流，但是因为集电区的掺杂浓度特别高，I_EP相对于I_EN可以忽略不计。当自由电子大量聚集在基区，会继续往集电区扩散（因为基区薄，且掺杂浓度不高，空穴少），空穴复合（复合比例固定）。I_b和I_c成比例，比例称为直流放大系数。
    
17. BJT共射特性曲线
    输出特性曲线：
    
18. 集成度越高，散热就越难处理。因此出现了场效应管（FET），主要使用了电场效应，不耗费功率。场效应管分成结型场效应管、绝缘栅型场效应管（MOS）。在MOS基础上又发展出了CMOS。
19. N沟道增强型MOS管：
    g是栅极；s是源集（载流子的发源地）；d是漏极（载流子漏出地）。这三极相互绝缘。当在GB之间施加电压时，会产生电场，将空穴往B极推，自由电子往G极送，自由电子的堆积产生反型层。这个反型层越宽，电阻越小，只要在s和d之间施加电压，那么反型层就会产生电流。
    
    
    下图a种，两个N极之间的电位不同，所以导致宽度不一致。当处于b图的情况时，是出现了预夹断现象。U_DS继续变大，反型层之间的电流保持不变。因此，栅极和B极之间的电压，能够控制sd之间的电流。
    
20. N沟道耗尽型MOS管：会在绝缘层中封装一些正电荷，所以天生有反型层。

第二章 基本放大电路

1. 放大电路的概念：扬声器，放大的是功率，即电压电流。实质上是能量在控制下的转化。放大的前提是不失真。
2. 那么，如何构建放大电路呢？
   目标：小功率信号到大功率
   条件：元件、电源
   技术路线：三极管处于放大状态下；小信号控制I_b，即基极到发射极的电压；合理的输出。
3. 阻容耦合共射放大电路
   
4. 发大电路分析方法：
   分成直流通路、交流通路：
   
5. 我好像对电路的分析方法并不感兴趣，只对前面的一些工作原理感兴趣。所以，后面就不记老师讲的那些电路分析方法了。