计算机电路第二章(“半导体”文档)共40张.pptx

在计算机电路的第二章中，我们深入探讨了半导体的基本器件，主要包括半导体二极管、三极管以及MOS场效应管。这些器件是现代电子技术的核心组成部分，广泛应用于各种电路设计和信号处理。 首先，我们了解了半导体的基本知识。半导体是一种导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，例如硅(Si)和锗(Ge)。这两种元素的最外层电子轨道上有四个价电子。在本征半导体中，当温度升高，部分价电子获得足够的能量挣脱共价键，成为自由电子，同时产生空穴。自由电子带负电，空穴则表现为正电荷。在本征半导体中，电子和空穴成对出现，它们可以复合，即电子填补空穴，形成中性原子。 接下来，我们学习了N型和P型半导体的区别。在N型半导体中，通过掺杂五价元素（如磷）增加自由电子的数量，使其主要依靠电子导电。而在P型半导体中，掺杂三价元素（如硼）产生大量空穴，使其主要依靠空穴导电。N型和P型半导体的接触形成了PN结，这是半导体器件的基础。 PN结具有单向导电性，这是由于扩散和漂移两种载流子运动的结果。当外加电压为正向偏置时，PN结允许电流通过；反向偏置时，内电场阻止电流流动，呈现截止状态。这种特性使得二极管成为一种重要的电子开关。 在三极管部分，我们研究了它的输出特性，包括截止区、放大区和饱和区。三极管主要分为共发射极、共基极和共集电极三种工作模式。共发射极电流放大系数β表示输入电流与输出电流之间的比例，它是衡量三极管放大能力的重要参数。三极管可以用于放大信号或者作为开关元件，通过分析其工作状态，可以实现对电路的精确控制。 最后，我们简要介绍了MOS场效应管，特别是增强型NMOS管的特性曲线。MOS场效应管分为N沟道和P沟道两种类型，它们利用栅极电压来控制源极和漏极之间的通道电阻，从而调节电流。增强型NMOS管在栅极电压为零时，源漏之间无法导电，当栅极电压高于阈值时，通道形成，允许电流流动。 总的来说，这一章的内容涵盖了半导体材料的基本性质、二极管的单向导电性、三极管的电流放大作用以及MOS场效应管的工作原理，这些都是理解现代集成电路和微处理器设计的关键。这些知识点对于电子工程、计算机科学以及相关领域的学习者至关重要。