模电课件-第一章-常用半导体器件.ppt

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1、本章主要介绍现代电子器件——集成电路的基础器件即半导体二极管和三极管的基本知识，工作原理，特性曲线和参数。半导体器件的基础是PN结，为此对PN结的形成和电特性也给予了必要的介绍。§1.1半导体基础知识（录像片）第一章常用半导体器件模拟电子技术课程讨论的重点从信号的放大开始，放大功能需要半导体器件来完成。1PN结是如何形成的？2什么是扩散电流和漂移电流？3PN结正偏和反偏的条件是什么？4PN结在正偏和反偏条件下，说明它的导电特点。5当温度升高以后，PN结的导电情况会有什么变化？6说明为什么PN结的反向饱和电流

2、在一定条件下是一个常数？观看录像时需要重点考虑的问题(学会带着问题有侧重点地去了解和认识事物)：可以用下列箭头来描述PN结的形成过程（学会概括总结，抓住关键词）因浓度差形成多子的扩散运动杂质离子形成空间电荷区我们称从N区指向P区的内电场为PN结。因为离子薄层中的多数载流子已经扩散尽了，缺少多子，所以这个离子薄层也称为耗尽层。所以PN结有许多别名，离子薄层、空间电荷区、耗尽层、内电场等等。空间电荷区形成内电场↗内电场促使少子漂移↘↘内电场阻止多子扩散↗→达到动态平衡PN结可以外加电压，如果外加电压使

3、：PN结P区的电位高于N区的电位称为加正向电压，简称正偏；PN结P区的电位低于N区的电位称为加反向电压，简称反偏。下面来看PN结的单向导电性的具体表现。1、加正向电压时，PN结处于导通状态，扩散运动>漂移运动，正向电流较大。2、加反向电压时，PN结处于截止状态，漂移运动>扩散运动，反向电流很小。PN结的单向导电性（重点）PN结最重要的特性是单向导电特性，先看如下实验。实验：PN结的导电性。按如下方式进行PN结导电性的实验，因为PN结加上封装外壳和电极引线就是二极管，所以拿一个二极管来当成PN结。P区为正极；

4、N区为负极。对于图示的实验电路，（表示二极管负极的黑色圆环在右侧。此时发光二极管……….电源正极二极管负极黑色圆环标记在右侧发光二极管发光此时发光二极管不发光，说明PN结不导电。这个实验说明PN结（二极管）具有单向导电性。将PN结左右翻转180，二极管负极接电源正极，黑色标记在左侧。发光二极管熄灭一、基本结构（P18）PN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。引线外壳线触丝线基片点接触型（高频、小功率）PN结面接触型（低频、整流）PN二极管的电路符号：§1.2半导体二极管二、伏安特性（重点）UI死区电压硅

5、管0.6V,锗管0.2V。导通压降:硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。反向击穿电压UBR电流方程：理解半导体二极管的伏安特性曲线的分区和特点。温度变化以后二极管的伏安特性会怎样变化？T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓→反向饱和电流IS↑，U(BR)↓常温附近↑：u↓2~2.5mV/℃，IS↑一倍/10℃温度对伏安特性的影响三、主要参数1.最大整流电流IF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.最高反向工作电压UR二极管工作时允许外加的最大反

6、向电压值。超过此值时，二极管有可能因反向击穿而损坏。手册上给出的最高反向工作电压UR一般是击穿电压U（BR）的一半。3.反向电流IR指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。以上均是二极管的直流参数，下面介绍两个交流参数（一般了解）。4.微变（动态）电阻rDiDuDIDUDQiDuDrD是二极管特性曲线上工作点Q附近电压的变化与电流的变化之比：显然

7、，rD是伏安特性在Q点处切线斜率的倒数。5.最高工作频率fM和二极管的极间电容最高工作频率：是二极管工作的上限频率，超过此值时，由于二极管的结电容作用，二极管不具有单向导电性。二极管的两极之间有电容，此电容由两部分组成：势垒电容CB和扩散电容CD。1、势垒电容Cb：因耗尽层宽窄变化所等效的电容Cb的大小与结面积、耗尽层宽、介电常数、外加电压有关。PN结加反向电压时，Cb变化明显，利用此特性可制成变容二极管。2、扩散电容Cd：因非平衡少子数量变化所等效的电容平衡少子：PN结处于平衡状态时的少子。非平衡少子：P

8、N结正偏时，多子扩散至对方区域成为非平衡少子。Cd的大小与PN结的正向电流、UT、非平衡少子的寿命有关。通常，PN结面积小的在1pF左右，PN结面积大的在几十~几百pF。对低频信号，PN结的结电容可忽略不计，但对高频信号而言，则必须考虑之。PN结的结电容：Ci=Cb+Cd四、二极管的应用举例二极管的应用主要是利用它的单向导电性，它可应用于整流、限幅、保护等等（等效模型P21图1.2.4）。二极管的等效电路由伏安特