第二章计算机硬件技术基础电子教学计划，练习答案
2．开关作用 作为开关二极管，形成各种门电路。 二极管及门电路：D1在正电压的作用下，优先导通管道VF被钳制在0.7V，D2管则反偏截止，只起隔离作用。 0.7 3 0 0.7 0 3 0.7 0 0 3.7 3 3 VF(V) VA(V) VB(V) (2)半导体只读存储器:字线与位线之间的二极管为1，无二极管为0。 3．稳压作用 稳压管是一种在反向击穿区工作的半导体二极管。击穿后，当管道的反向电流在很大范围内变化时，管道两端的电压基本变化。稳压管的电路符号为： 4．数码显示 发光二极管是由砷化镓等特殊材料制成的二极管。当PN载流子扩散复合释放出一种光谱辐射能，发出不同颜色的光。如：砷化镓半导体辐射红光，磷化镓半导体辐射绿光或黄光。 常用于构成LED显示器。 2.2.3 半导体三极管 又称晶体管、三极管。 有两种载流子：空穴和自由电子，又称双极半导体管。 一、三极管结构 发射区、基区、集电区三个半导体区。 三个电极：发射极、基极和集电极。 两个PN结：发射结和集电结。 类型：NPN型和PNP型两种。 制造工艺特点：发射区掺杂浓度高，基础薄，掺杂浓度低，集电结面积大。这是保证三极管放大的内部条件。 (a)NPN型 (b)PNP型 半导体三极管的结构、符号和实物图： (a)塑料封装 (b)金属封装 二、三极管特性 共发射极、共集电极和共基极三种连接方式。 共发射极：基极为输入端，集电极为输出端，发射极为输入输出的公共端接地。 共发射极电路是典型的放大电路接法。 1．输入特性 uCE输入电流为一定值时iB与输入电压uBE关系。 2．输出特性 iB输出电流iC和输出电压uCE关系。 三极管有三种工作状态：截止状态、放大状态和饱和状态。在放大状态下，集电极电流iC与基极电流iB关系如下： 3．开关特性 (1)三极管截止 当uBE＜UTH=0.5V三极管截止时，iB≈0，iC≈0，uCE＝UCC，三个电极相当于开路。 (2)三极管饱和导通 当放大状态刚刚进入饱和状态时，三极管被称为临界饱和状态。IB(sat)临界饱和基极电流。 当iB ＞IB (sat) 当三极管进入饱和导通状态时，UBE (sat)= 0.7V，UCE (sat)≤0.3V，IC (sat)≈UCC / RC，C，E开关相当于开关闭合。 IB(sat)= 1．放大作用 放大特性是三极管的重要特性。三极管在输出特性放大区域工作时，三极管的电流关系为： IE = IC IB IC ≈βIB β放大三极管的电流倍数。事实上，三极管的电流放大倍数分别分为直流放大倍数和交流放大倍数 和β但是因为 和β相当接近，我们不再区分这一点，统一使用β表示。 三、应用案例 2．开关作用 利用三极管的开关特性，可形成逻辑门、双稳态触发器和存储单元电路。 三极管反相器 三极管存储阵列 2.2.4 场效应管 1．结构 (1)金属氧化物半导体(Metal-Oxide-Semiconductor)场效应管。 (2)只有一种载流子参与导电，因此又称单极半导体管。 (3)分为P沟和N沟两种结构。 (4)增强型和耗尽型有两种。 N沟道增强型MOS管道：以低混合浓度的P型硅片为衬底，在衬底上方左右两侧制成两个高混合物N 两个电极由金属铝引出，作为源极S和漏极d。在硅片表面覆盖一层薄薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层在泄漏极间喷涂一层金属铝作为栅极g，另外，在衬底引线B，B通常与源极s连接在管内。 2．原理 (N沟道增强型MOS管) ① uGS=0时，管道内无导电沟，MOS管截止。 ② 在uGS>0时，栅极下的二氧化硅产生一个指向P型衬底和垂直向下的电场。一方面，电场排斥了栅极附近P型衬底的空穴，留下了无法移动的负离子。另一方面，在衬底中吸引电子。 ③ 增大uGS，当衬底表面电子增加时，uGS达到开启电压(UGS(ht)，一般为2~10V)在P型衬底表面形成N型薄层，即导电沟。 ④ 沟通形成后，在uDS的作用下，则有电流iD沿沟道从漏极流向源极，管道导通。 注！PMOS管的uGS