电子技术14.1.1章节主要围绕模拟电子技术中的基础半导体器件及其特性展开，是理解后续放大电路、滤波电路等复杂功能模块的核心前提，本章内容以半导体物理特性为基础，重点介绍了二极管、双极结型晶体管（BJT）和场效应管（FET）三类核心器件的工作原理、伏安特性参数及基本应用电路,为电子系统的分析与设计奠定了器件层面的理论基础。
半导体器件是现代电子技术的基石，其工作原理依赖于半导体材料的独特性质，半导体（如硅、锗）的导电能力介于导体与绝缘体之间，通过掺杂工艺可形成N型半导体（多数载流子为电子）和P型半导体（多数载流子为空穴），当P型与N型半导体结合时，由于载流子浓度差异，交界处会形成耗尽层，即PN结，PN结是二极管的核心结构，其单向导电性是整流、检波等电路功能的基础，二极管的伏安特性曲线可分为正向导通区、反向截止区和反向击穿区，正向导通电压硅管约为0.7V，锗管约为0.3V，反向击穿电压则决定了器件的工作极限，在实际应用中，二极管常用于整流电路（如单相桥式整流电路将交流电转换为脉动直流电）、限幅电路（限制信号幅度）和开关电路（利用导通与截止状态实现逻辑控制）。
双极结型晶体管（BJT）是一种电流控制器件，由NPN或PNP三层半导体结构组成，具有发射区、基区和集电区三个电极，BJT的工作原理基于电流控制关系，在放大状态下，基极电流IB对集电极电流IC具有显著的控制作用（IC=βIB，β为电流放大系数），其输出特性曲线可分为截止区、放大区和饱和区，放大区是模拟电路中实现信号放大的核心工作区域，BJT的主要参数包括电流放大系数β、集电极-发射极反向击穿电压VCEO、集电极最大允许电流ICM等，这些参数直接决定了器件的选型与应用范围，在基本放大电路中，共射极电路具有电压和电流放大能力，共集电极电路（射极跟随器）具有高输入阻抗和低输出阻抗特性，常用于阻抗匹配,而共基极电路则适用于高频信号放大。
场效应管（FET）是一种电压控制器件，分为结型场效应管（JFET）和绝缘栅型场效应管（MOSFET），与BJT不同，FET通过栅极电压控制导电沟道的宽窄，从而控制漏极电流ID，输入阻抗极高（通常在10^9Ω以上），几乎不需要输入电流，MOSFET是现代集成电路中最常用的器件，增强型MOSFET在栅源电压VGS大于开启电压VTH时形成导电沟道，其输出特性曲线可分为截止区、可变电阻区和饱和区，在开关电路中，MOSFET凭借其低导通电阻和高开关速度优势，广泛应用于电源管理、数字逻辑电路和功率电子领域，FET的主要参数包括开启电压VTH、漏源击穿电压VBD和跨导gm（反映栅极电压对漏极电流的控制能力）。
为了更直观地比较BJT和FET的特性,以下表格总结了两者的核心差异：
| 特性 | BJT（双极结型晶体管） | FET（场效应管） |
|---|---|---|
| 控制类型 | 电流控制（IB控制IC） | 电压控制（VGS控制ID） |
| 输入阻抗 | 低（约10^2~10^4Ω） | 高（约10^9~10^15Ω） |
| 主要载流子 | 电子与空穴（双极性） | 多数载流子（单极性） |
| 噪声特性 | 较高 | 较低 |
| 热稳定性 | 较差（β受温度影响大） | 较好（单极性器件） |
| 应用领域 | 模拟放大、高频电路 | 集成电路、功率开关、模拟开关 |
在电子技术14.1.1的学习中，掌握器件的伏安特性、参数定义和区域划分是分析电路的基础，在分析二极管整流电路时，需根据输入信号幅度选择合适的二极管反向击穿电压；在设计BJT放大电路时，需通过偏置电阻使工作点位于放大区，避免截止失真或饱和失真；而在使用MOSFET构建开关电路时，需确保栅极驱动电压满足VGS>VTH以实现可靠导通，器件的温度特性也是实际设计中必须考虑的因素，如BJT的β值随温度升高而增大，可能导致工作点漂移,需通过温度补偿电路加以稳定。
随着微电子技术的发展，半导体器件的应用已从分立元件时代进入集成电路时代，但理解分立器件的工作原理仍是掌握复杂集成电路内部结构的基础，电子技术14.1.1章节通过对基础器件的深入剖析，不仅为后续章节的电路分析与设计提供了理论工具,也为培养电子系统的工程思维能力奠定了重要基础。
相关问答FAQs
Q1：为什么硅二极管的正向导通电压通常高于锗二极管？
A1：硅二极管的正向导通电压约为0.7V，锗二极管约为0.3V，主要原因是半导体材料的禁带宽度不同，硅的禁带宽度（约1.12eV）大于锗（约0.67eV），在正向导通时，硅材料需要更高的外加电压才能使载流子获得足够能量越过势垒，形成正向电流，硅二极管的反向漏电流更小，温度稳定性更好,因此在高功率应用中更为常见。
Q2：BJT和FET在放大电路中各有何优缺点？
A2：BJT的主要优点是电流放大能力强、跨导高，适合小信号放大和高频电路；缺点是输入阻抗低、噪声较大、热稳定性较差，FET的优点是输入阻抗极高、噪声低、热稳定性好，且易于集成；缺点是跨导相对较低、高频特性略逊于BJT，在低噪声前置放大电路中，常选用FET；而在需要高电压增益的高频放大电路中，BJT更为适用，实际设计中可根据信号源特性、噪声要求和频率范围选择合适的器件。
