电工学 电子技术 教学课件 作者 董传岱 1.ppt

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1、电工学（电子技术）第一章半导体器件的基本知识1．1半导体基本知识1．2半导体二极管1．3半导体晶体管1．4光电器件1．5绝缘栅型场效应晶体管第一章内容提要1．1．1本征半导体及其导电特性本征半导体就是完全纯净的、具有晶体结构的半导体。1．1半导体基本知识在半导体中，同时存在着电子和空穴导电，这是半导体导电方式的最大特点，也是半导体和金属在导电原理上的本质差别。1．1．2N型半导体在硅或锗的晶体中掺入五价元素自由电子被称为多数载流子空穴被称为少数载流子1．1．3P型半导体在硅或锗的晶体中掺入三价元素空穴被称为多数载流子自由电子被称为少数载流子1．2．1PN结的形成及单向导电特性1．PN结的形成

2、相对稳定，动态平衡耗尽层阻挡层1．2半导体二极管2．PN结的单向导电性PN结加正向电压正向接法的PN结为导通状态，耗尽层变窄，呈现的电阻很低。PN结加反向电压反向电流很小，PN结的反向电阻很高1．2．2二极管的基本结构1．2．3二极管的伏安特性通常，硅管的死区电压约为0.5V，锗管约为0.2V。管子导通后，正向电流在较大范围内变化时，管子的电压降变化很小，称为管子的导通压降，硅管约为0.6V，锗管约为0.3V。而当外加反向电压过高时，超过U（BR）以后，反向电流将急剧增大，这种现象称为击穿，U（BR）称为反向击穿电压。1．2．4二极管的主要参数1．最大整流电流2．最高反向工作电压3．反向电流

3、指二极管长期运行时，允许通过管子的最大正向平均电流。击穿电压U（BR）的一半定为UR室温条件下，二极管两端加上规定的反向电压时，流过管子的反向电流值。1．2．5稳压二极管稳压管反向击穿，电流变化很大，但稳压管两端的电压变化很小。稳压管的主要参数1．稳定电压2．电压温度系数3．动态电阻4．稳定电流5．最大允许耗散功率UZ是稳压管在正常工作下管子两端的电压。说明稳压值受温度变化影响的大小。在反向击穿稳压区时，端电压的变化量与相应的电流变化量的比值工作电流较大时稳压性能较好。管子不致发生热击穿所允许的最大功率损耗1．3．1晶体管的基本结构晶体管的结构晶体管也称为双极型晶体管（BipolarJunc

4、tionTransistor．简称BJT）1．3半导体晶体管晶体管的结构示意图和符号①基区很薄，掺杂少；②发射区掺杂多；③集电结面积大。1．3．2晶体管的电流分配与放大原理基极回路集电极回路发射极是公共端外加电源的极性使发射结处于正向偏置状态，集电结处于反向偏置状态。IB/mA00.020.040.060.080.10IC/mA<0.0010.701.502.303.103.95IE/mA<0.0010.721.542.363.184.05晶体管电流测量数据IE=IC+IB0.80.80.80.020.020.02404040晶体管中的电流１．发射区向基区扩散电子形成发射极电流IE2．电子在

5、基区的扩散和复合形成基极电流IB3．集电结收集从发射区扩散过来的电子形成集电极电流IC电流方向和各极极性要使晶体管起电流放大作用时，必须要发射结正向偏置，集电结反向偏置。1．3．3伏安特性曲线晶体管共射特性曲线的测试电路表示该晶体管各极电压和电流之间相互关系的，它反映出晶体管的性能3DG6的输入特性曲线3DG6的输出特性曲线输入特性曲线类似于PN结的伏安特性UCE不变时，输入回路中的电流IB与电压UBE之间的关系曲线IB不变时，输出回路中电流IC与电压UCE之间的关系曲线放大状态、截止状态和饱和状态。1．3．4晶体管的主要参数1．电流放大系数2．集—基极之间的反向饱和电流常用晶体管的β值在2

6、0~100之间。发射集开路时，集电极和基极之间的反向电流值。3．集—射极之间的穿透电流4．集电极最大允许电流5．集—射反向击穿电压6．集电极最大允许耗散功率基极开路时，集电极和发射极之间的电流,称为集—射极之间的穿透电流ICEO。β值下降到正常数值的2/3时的集电极电流基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压当晶体管因受热而引起晶体管参数变化不超过允许值时，集电极所消耗的最大功率1．4．1发光二极管发光二极管（LED）1．4光电器件1．4．2光敏二极管SPD-304铟镓砷光电二极管受光器件，能将光能转换为电信号光电传输系统1．4．3光敏晶体管用光照度E的强弱来控制集电极电流1．5．1

7、增强型绝缘栅场效应晶体管N沟道增强型绝缘栅场效应晶体管的结构金属—氧化物—半导体场效应晶体管，简称MOS场效应晶体管。栅极G，源极S，漏极D基极B，发射极E，集电极C1．5绝缘栅型场效应晶体管导电沟道的形成场效应晶体管的导通在UDS一定和有导电沟道的前提下，栅极电压UGS变化，则导电沟道的宽窄发生变化，漏极电流ID亦随着相应发生变化，这就是栅源极间电压的控制作用。N沟道增强型MOS管特性曲线转移特性曲线漏极特