第1章常用半导体器件及其应用.ppt

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1、模拟电子技术与应用大连职业技术学院制作：陈彤王媛王晓芳模拟电子技术与应用第1章常用半导体器件及其应用本章要点⑴半导体器件的基础知识⑵半导体二极管的基本知识与应用⑶整流、滤波电路的分析与应用模拟电子技术与应用⑷晶体管的基本知识与应用⑸场效应晶体管的基本知识⑹直流稳压电路的分析与应用模拟电子技术与应用1.1半导体的基础知识1.1.1半导体的特性1.热敏特性半导体对温度很敏感，其电阻率随着温度的升高而显著减小。利用这一特性制成了各种自动控制装置中常用的热敏电阻传感器和能迅速测量物体温度变化的半导体点温计等。模拟电子技术与应用2.光敏

2、特性半导体对光照很敏感，光照射时，其电阻值会显著减小。利用这一特性制成了光敏电阻、光电二极管、光电三极管及太阳能电池等。3.杂敏特性半导体对杂质很敏感，在纯净的半导体中掺入微量杂质，可以显著改变它的导电能力。利用这一特性制成了不同性能、不同用途的半导体器件，如二极管、三极管等。模拟电子技术与应用1.1.2半导体的结构一般半导体都是晶体结构，所以半导体管又叫做晶体管。最常见的半导体材料为硅和锗，它们的结构如图所示。硅和锗原子结构平面示意图模拟电子技术与应用1.1.3本征半导体1.本征半导体中的两种载流子自由电子带负电荷，空穴是因

3、为原子失去电子而产生的，故带正电荷。由于它们都是携带电荷的粒子，因此称自由电子为电子载流子，称空穴为空穴载流子。模拟电子技术与应用2.两种导电方式半导体中将会出现两部分电流：一部分是自由电子在外电场作用下逆电场方向运动形成的电子电流；另一部分是空穴在外电场作用下顺电场方向运动形成的空穴电流。3.自由电子和空穴的复合因为热运动中自由电子和空穴两者如果相遇，则空穴会被自由电子填补掉，两种载流子就会一起消失，这个过程称为复合。模拟电子技术与应用1.1.4杂质半导体1.P型（空穴型）半导体掺入硼杂质的硅（或锗）半导体中就具有相当数量的

4、空穴载流子，这种半导体主要靠空穴导电，所以被称为空穴型半导体，简称为P型半导体。在P型半导体中，不但有数量很多的空穴而且还有少量的自由电子存在，空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。模拟电子技术与应用2.N型（电子型）半导体掺入磷杂质的硅（或锗）半导体中就具有相当数量的自由电子载流子，这种半导体主要靠自由电子导电，所以被称为电子型半导体，简称为N型半导体。在N型半导体中，不但有数量很多的自由电子而且还有少量的空穴存在，自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。模拟电子技术与应用1.1.5PN结通过一定的生产工艺把一块半导体的P

5、区部分和N区部分结合在一起，则它们的交界处就会形成一个具有特殊性能的薄层，称为PN结。PN结具有单向导电性，它是二极管、三极管、晶闸管以及半导体集成电路等半导体器件的核心部分。1.PN结的形成模拟电子技术与应用2.PN结的特性外加正向电压时，PN结的正向电阻很小，正向电流较大，是多数载流子的扩散运动形成的，此时PN结正向导通。外加反向电压时，PN结的反向电阻很小，反向电流很小，是少数载流子的漂移运动形成的，此时PN结反向截止。PN结的这种特性称为单向导电性。模拟电子技术与应用1.2半导体二极管1.2.1二极管的结构和类型从二极

6、管P区引出的外引线称为二极管的阳极，将从二极管N区引出的外引线称为二极管的阴极。二极管的符号如图所示，其中三角箭头表示正向电流的方向，正向电流从二极管的阳极流入，阴极流出。模拟电子技术与应用二极管的结构和符号模拟电子技术与应用二极管有许多种类型。从工艺上分，有点接触型和面接触型；从材料上分，由硅二极管和锗二极管；从用途上分，有整流管、检波二极管、稳压二极管、光电二极管和开关二极管等。模拟电子技术与应用1.2.2二极管的伏安特性根据理论分析，PN结两端的电压与流过PN结的电流之间的关系可表示为：1.PN结的伏安特性方程此式称为理

7、想二极管电流方程。式中，IS称为PN结的反向饱和电流，UT称为温度的电压当量，常温下UT≈26mV。U和I的参考方向都是由P指向N的。模拟电子技术与应用当二极管承受正向电压小于某一数值(称为死区电压)时，还不足以克服PN结内电场对多数载流子运动的阻挡作用，这一区段二极管正向电流很小，称为死区。通常，硅材料二极管的死区电压约为0.5V，锗材料二极管的死区电压约为0.1V。2.二极管的伏安特性1）正向特性模拟电子技术与应用当正向电压超过死区电压值时，外电场抵消了内电场，正向电流随外加电压的增加而明显增大，二极管正向电阻变得很小

8、。当二极管完全导通后，正向压降基本维持不变，称为二极管正向导通压降UF。一般硅管为0.7V，锗管为0.3V。模拟电子技术与应用当二极管承受反向电压时，外电场与内电场方向一致，只有少数载流子的漂移运动，形成的漏电流IR极小，这时二极管反向截止。当反向电压增大到某一数值时，反向