电工与电子技术第一章 常用半导体器件.ppt

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1、电工学Ⅱ模拟部分数字部分模拟电子技术第一章常用半导体器件第二章基本放大电路第三章集成运算放大器及其应用第四章直流稳压电源第一章常用半导体器件第一节PN结及其单向导电性第二节半导体二极管第三节特殊二极管第四节晶体管例题返回作业第一节PN结及其单向导电性半导体基本知识PN结一、半导体的导电特点1.半导体材料物质分为导体、半导体、绝缘体，半导体是4价元素。半导体材料的特点：半导体的导电能力受光和热影响T°↑导电能力↑光照↑导电能力↑纯净的半导体掺入杂质导电性会大大增强。+4纯净的、具有晶体结构的半导体称为本征半导体。本征半导体中的载流子自由电子(－)

2、空穴（+）2.本征半导体空穴与电子成对出现并可以复合。*空穴的移动3.杂质半导体N型半导体掺五价元素，如磷，自由电子数多于空穴数，自由电子数是多子。P型半导体掺三价元素，如硼，空穴数多于自由电子数，空穴是多子。4．扩散电流与漂移电流载流子由于浓度差异而形成运动所产生的电流叫扩散电流。在电场作用下，载流子定向运动而形成的电流叫漂移电流。N型半导体磷原子硅原子+N型硅表示SiPSiSi硅或锗+少量磷N型半导体多余电子空穴P型半导体硼原子P型硅表示SiSiSiB硅原子空穴被认为带一个单位的正电荷，并且可以移动硅或锗+少量硼P型半导体多余空穴1.P

3、N结的形成二、PN结扩散运动空间电荷区削弱内电场漂移运动内电场动态平衡－－－－－－－－－－－－－－－－P内电场电荷区空间扩散运动漂移运动N外电场方向与内电场方向相反空间电荷区(耗尽层)变薄扩散＞漂移导通电流很大,呈低阻态2.PN结的单向导电性－－－－－－－－－－－－－－－－PN内电场外电场加正向电压（正偏）P（+）N（－）外电场与内电场相同耗尽层加厚漂移＞扩散形成反向电流IR，很小。呈高阻态N－－－－－－－－－－－－－－－－P内电场外电场加反向电压（反偏）P（－）N（+）PN结正偏，导通；PN结反偏，截止第二节半导体二极管半导体二极管的伏安特性

4、半导体二极管的主要参数一、半导体二极管的伏安特性+P区－－阳极N区－－阴极阳极阴极1.正向特性死区电压硅管0.5V锗管0.1V正向导通电压硅管0.7V锗管0.3Vi(mA)u(V)反向击穿电压死区GeSi2. 反向特性反向饱和电流很小，可视为开路，反向电压过高，电流急增，二极管发生击穿。导通电压VD二、半导体二极管的主要参数1.最大整流电流IF二极管允许通过的最大正向平均电流。2.最高反向工作电压URM保证二极管不被击穿允许加的最大反向电压。3.最大反向饱和电流IR室温下，二极管加最高反向电压时的反向电流，与温度有关。例：如图，当E＝5V时，I

5、V＝5mA，则E=10V，IV＝（）Ａ.Ｉ＝１０mAＢ.Ｉ>１０mAＣ.Ｉ＜１０mAＤ.不确定EVDIVB例：如图，E＝5V，二极管正向压降忽略不计，画出uo波形。EVDuiuO10ui(V)ωtuiEVD导通uo=ui5uOωt5利用二极管的单向导电性可对输出信号起限幅作用。例：如图，E＝6V，二极管正向压降忽略不计，画出uo波形。EVD1uiuO10ui(V)ωt6EVD2R－6ui>E，VD1导通，VD2截止u0=E=6V－E

6、u0=－E=－6V6例：二极管组成电路如图，设二极管导通电压为0.3V，试求输出电压UF。+3VUF－12VR0VVD1VD23>0>－12VVD1率先导通，UF＝3－0.3＝2.7VVD2截止解：第三节特殊二极管稳压管稳压管是一种特殊的二极管，具有稳定电压的作用。稳压管工作于反向击穿区。特点：电流变化大，电压变化小。一、稳压原理稳压管：１）加正向电压时同二极管２）加反向电压时使其击穿后稳压i(mA)u(V)反向击穿电压VS１．稳定电压UZ正常工作下，稳压管两端电压。同一型号的稳压管分散性较大。２．稳定电流IZ正常工作下的参考电流。大小由限流电

7、阻决定。３．动态电阻rZrZ=△U/△IrZ越小，稳压效果越好。二、稳压管参数例：如图，已知UZ=10V，负载电压UL（）（Ａ）5Ｖ（Ｂ）10Ｖ（Ｃ）15Ｖ（Ｄ）20Ｖ４．温度系数αu温度改变1°，稳压值改变的百分比。其值可正，可负。AVS20V15KΩ5KΩUL例：已知ui=6sinωt，UZ=3V，画输出波形。稳压管的工作条件（１）必须工作在反向击穿状态（２）电路中应有限流电阻，以保证反向电流不超过允许范围。VSuiuO6ui(V)ωt3uOωt3例：图示电路中，稳压管VS1、VS2的稳压值分别为UZ1＝5V，UZ2＝7V，正向压降为0.7

8、Ｖ，若输入电压Ui波形如图所示，试画出输出电压波形。RRVS1VS2UiUOUit6V12V－2VUi经电阻分压UR＝Ui/2当UR<5V，VS1、V