汽车电工电子技术 教学课件 作者 安宗权 主编 第五章 常用半导体器件与应用.ppt

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1、[能力目标]1.能检测并识别二极管和三极管的好坏；2.能应用二极管构建整流电路；3.能应用三极管构建基本放大电路。[知识目标]1.了解二极管的结构与特性；2.掌握二极管的选用；3.理解整流电路的工作原理；4.了解三极管的结构与特性5.掌握三极管的选用；6.理解三极管基本放大电路的工作原理。第五章常用半导体器件与应用第五章常用半导体器件与应用第一节二极管及应用一、PN结及其特性1．半导体的基本知识导体：很容易导电的物体，如金、银、铜、铁等。绝缘体：不容易导电或者完全不导电的物体，如塑料、橡胶、陶瓷、玻璃等。半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，如硅(S

2、i)、锗(Ge)、金属氧化物等。硅和锗是4价元素，原子的最外层轨道上有4个价电子。掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，使其导电能力明显改变。光敏性：当受到光照时，其导电能力明显变化。(可制成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等)。热敏性：当环境温度升高时，导电能力明显増强。第一节二极管及应用第一节二极管及应用2．P型半导体和N型半导体完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。共价键中的两个电子，称为价电子。第一节二极管及应用2．P型半导体和N型半导体本征半导体的导电机理：价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原

3、子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。这一现象称为本征激发。温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。第一节二极管及应用2．P型半导体和N型半导体当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流(1)自由电子作定向运动→电子电流(2)价电子递补空穴→空穴电流自由电子和空穴都称为载流子。自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持

4、一定的数目。第一节二极管及应用2．P型半导体和N型半导体注意：(1)本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差；(2)温度愈高，载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。第一节二极管及应用2．P型半导体和N型半导体图5-1P型半导体图5-2N型半导体图第一节二极管及应用3．PN结及其单向导电性图5-3PN结的形成过程第一节二极管及应用3．PN结及其单向导电性空间电荷区也称PN结第一节二极管及应用3．PN结及其单向导电性PN结加正向电压（正向偏置）内电场被削弱，多子的扩散加强，形成较大的扩散电流。PN结加正向电压时，PN

5、结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。第一节二极管及应用3．PN结及其单向导电性PN结加反向电压（反向偏置）内电场被加强，少子的漂移加强，由于少子数量很少，形成很小的反向电流。PN结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，PN结处于截止状态。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。第一节二极管及应用二、二极管的结构及符号(a)点接触型结面积小、结电容小、正向电流小。用于检波和变频等高频电路。(b)面接触型结面积大、正向电流大、结电容大，用于工频大电流整流电路。(c)平面型用于集成电路制作工艺中。PN结结面积可大可小，用

6、于高频整流和开关电路中。第一节二极管及应用三、二极管的伏安特性第一节二极管及应用三、二极管的伏安特性1．正向导通特性当二极管正向电压超过其死区电压时（硅管为0.5V，锗管为0.2V），二极管进入导通状态，此时，流过二极管的电流随电压的升高而明显增加，二极管的电阻变得很小。由图可见，导通后二极管两端的正向压降几乎不随流过电流的大小而变化，硅管的正向压降约为0.7V，锗管为0.3V。第一节二极管及应用三、二极管的伏安特性2．反向截止特性当二极管外加反向电压时，PN结处于截止状态，当该电压小于反向击穿电压时，反向电流几乎不随反向电压而变化，称为反向饱和电流。通常

7、硅管的反向饱和电流比锗管的小。第一节二极管及应用三、二极管的伏安特性3．反向击穿特性当反向电压大于击穿电压时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向电击穿。如果没有限流措施，二极管可能被损坏。第一节二极管及应用四、晶体二极管的主要参数1.最大整流电流IOM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。2.反向工作峰值电压URWM是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。第一节二极管及应用3.反向峰值电流IRM指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说

8、明管子的单向导电性差，IRM受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅