电工电子学（PPT）课件.ppt

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1、第4章常用半导体器件太原理工大学电工基础教学部第4章常用半导体器件第5章基本放大电路第6章集成运算放大器第7章直流稳压电源模块2——模拟电子技术第4章常用半导体器件4.1PN结和半导体二极管4.2特殊二极管4.3半导体三极管4.4绝缘栅型场效应晶体管第4章常用半导体器件1.理解PN结的单向导电性，三极管的电流分配和电流放大作用；2.了解二极管、稳压管和三极管的基本造、工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；3.会分析含有二极管的电路。4.了解场效应管的电流放大作用、主要参数的意义。本章要求：4.1PN结和二极管4.1.1.半导

2、体的导电特性1.概念⑴半导体导电能力介乎于导体和绝缘体之间。如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。⑵影响半导体导电能力的因素光照↑→导电能力↑　如：光敏元件温度↑→导电能力↑如：热敏元件掺杂——纯净的半导体中掺入微量的某些杂质，会使半导体的导电能力明显改变。掺杂↑→导电能力如：P型、N型半导体。⑶常用的半导体材料锗Ge硅Si硅和锗为四价元素，最外层有四个价电子32142-8-18-42-8-42.本征半导体纯净的、具有晶体结构的半导体sisisisi最外层八个电子的稳定结构共价键内的价电子对⑴共价键共价键结构稳定导电能力很弱

3、SiGe价电子⑵本征激发（热激发）sisisisi空穴自由电子自由电子本征激发成对产生空穴⑶两种载流子半导体中有自由电子和空穴两种载流子本征半导体两端外加电压时，将出现两部分电流，电子流和空穴流。⑷复合复合使自由电子和空穴成对减少在一定温度下，热激发和复合处于动平衡状态。半导体中的载流子数目一定。温度升高、光照增强使价电子摆脱原子核的束缚自由电子与空穴相遇多余电子3.杂质半导体⑴N型半导体（电子半导体）本征半导体中掺入微量的五价元素磷特点：多数载流子——自由电子少数载流子——空穴N型半导体++++++++示意图P+sisisi

4、硅晶体中掺磷出现自由电子磷P152-8-5pP型半导体－－－－－－－－示意图空穴⑵P型半导体（空穴半导体）特点：多数载流子——空穴少数载流子——自由电子本征半导体中掺入微量的三价元素硼B-sisisi硅晶体中掺硼出现空穴多数载流子数目由掺杂浓度确定少数载流子数目与温度有关.温度↑→少子↑结论：52-3硼BB4.1.2PN结同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导体，在它们的交界面处形成的特殊区域。1.PN结2.PN结的形成PNPN结P区和N区的载流子浓度不同由载流子的浓度差→多子扩散－－－－－－－－P++++++++N

5、N区P区P区N区电子空穴正负离子显电性→建立空间电荷区→形成内电场－－－－－－－－P++++++++N+-自建电场→内电场反对多子扩散有利少子漂移扩散=漂移动平衡→空间电荷区宽度确定→PN结形成PN结——空间电荷区PN结也称为高阻区、耗尽层－－P++NPN结+-自建电场3.PN结的单向导电性⑴PN结正向导通现象：灯亮、电流大（mA级）原因：，使PN结变窄，由多数载流子形成较大的正向电流。结论：PN结正向导通，正向电流大、正向电阻小。PN结变窄-PNEmA+-+-+I⑵PN结反向截止现象：灯不亮、电流很小（μA级）原因：、方向一

6、致，使PN结变宽，由少数载流子形成很小的反向电流。结论：PN结反向截止，反向电流小、反向电阻大。PN结变宽-+PNEμ-++-A4.1.3半导体二极管1.基本结构及符号点接触型：结面小、结电容小，适用高频小电流场合。如：检波电路、数字开关电路面接触型：结面大、结电容大，用在低频电路如：整流电路D阴极阴极阴极阴极阳极阳极阳极阳极点接触型面接触型外形符号半导体二极管图片半导体二极管图片2.伏安特性UBR——反向击穿电压⑴正向特性死区电压=0.2V（锗管）0.5V（硅管）UD=0.2~0.3V（锗管）0.6~0.7V（硅管）导通后管

7、压降：⑵反向特性UIo死区+--+UBRUDUIoUBRUDID⑶温度对二极管的影响①温度升高二极管正向压降减小温度↑→载流子↑→→导电能力↑→等效电阻↓→→正向压降UD↓②温度升高二极管反向电流增大温度↑→少数载流子↑→反向电流↑温度每升高10°C。反向电流增大一倍。⑷理想二极管的开关特性正向导通反向截止+-开关闭合+-开关断开例由理想二极管组成的电路如图所示，求电压UAB。(a)3KΩ6VD12VAB解：图(a)+-D正向导通，UD=0电压UAB=-6V12V3KΩD1(b)BD26VA(c)B12VD2D13KΩ6VA3

8、V解：图(b)D1导通，UD1=0，D2截止电压UAB=0V解：图(c)D1优先导通，UD1=0，电压UAB=-3V-6V＜-3V，D2截止3.主要参数（1）最大整流电流IDM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。（点接触型<几十mA，面接触型较大）（2）反向工